silicio karbido keramika

Struktūrinė keramika, dar vadinama inžinerine keramika, - tai pažangiosios keramikos klasė, kuri daugiausia pasižymi mechaniniu, šiluminiu, cheminiu ir kitu medžiagų poveikiu. Struktūrinė keramika pasižymi tokiomis savybėmis kaip atsparumas aukštai temperatūrai, atsparumas dilimui, atsparumas korozijai, atsparumas oksidacijai ir mažas šliaužimas aukštoje temperatūroje. Jos gali atlaikyti atšiaurią darbo aplinką, kuriai metalinės medžiagos ir polimerinės medžiagos nėra kompetentingos. Jos plačiai naudojamos aviacijoje, mašinų, automobilių, metalurgijos, chemijos pramonės, elektronikos ir kitose srityse ir tapo keraminių medžiagų klase, kuri labai sparčiai vystosi. struktūrinei keramikai daugiausia priskiriama oksidų keramika, nitridų keramika ir karbidų keramika. Silicio karbido keramika daugiausia pristatoma toliau. Silicio karbidas, paprastai vadinamas karborundu, dar žinomas kaip karborundas, yra tipiškas kovalentinių ryšių junginys, kurio gamtoje beveik nėra. Kai 1890 m. Ewordas ir G. Achesonas norėjo susintetinti deimantą, pridėdami silicio į anglį kaip katalizatorių, jie paruošė silicio karbidą. Šiandien jis vis dar tiriamas ir tobulinamas.

Silicio karbidas iš pradžių buvo naudojamas dėl itin kietų savybių, iš jo galima gaminti įvairius šlifavimo diskus, abrazyvinius audinius, abrazyvinį popierių ir įvairias abrazyvines medžiagas, kurios plačiai naudojamos mechaninio apdirbimo pramonėje. Per Antrąjį pasaulinį karą buvo nustatyta, kad silicio karbido keramika taip pat gali būti naudojama kaip reduktorius ir kaitinimo elementas plieno gamyboje, taip skatinant sparčią jos plėtrą. Atlikus tolesnius tyrimus nustatyta, kad jis pasižymi daugeliu puikių savybių, tokių kaip aukštas temperatūrinis stabilumas, didelis šiluminis laidumas, atsparumas rūgščių ir šarmų korozijai, mažas plėtimosi koeficientas ir geras atsparumas terminiams smūgiams.

Silicio karbido kristalinės formos yra dvi: kubinė β- SIC4 ir heksagoninė α- SIC。 Pagrindiniai silicio karbido gardelės struktūriniai vienetai yra SIC4 ir CSI4 tetraedrai, persipinantys tarpusavyje. Tetraedrai turi tą pačią briauną ir sudaro plokštuminį sluoksnį, o viršūnės jungiasi su kitu tetraedrų sluoksniu, sudarydamos trimatį mechanizmą. Kadangi skirtingos tetraedrų sudėjimo sekos gali sudaryti skirtingas struktūras, iki šiol rasta šimtai variantų. Paprastai gardelės tipui žymėti naudojami glausti ir intuityvūs simboliai, t. y. raidės C, H, R, o skirtumui parodyti naudojamas vienetinėje ląstelėje esančių sluoksnių skaičius. Nors šių polimorfų gardelės konstantos skiriasi, juose esančios medžiagos akivaizdžiai nesikeičia. silicio karbido keramika yra tipiškas valentinis junginys, tačiau yra ir joninių tipų. Remiantis teoriniais skaičiavimais, 78% visos SI-C ryšio energijos priklauso kovalentinei būsenai, o 22% - joninei būsenai. Dėl mažo S ir C atomų dydžio, ryšio ilgio ir stipraus kovalentiškumo silicio karbido keramika pasižymi įvairiomis savybėmis, pavyzdžiui, dideliu kietumu, tam tikru mechaniniu atsparumu ir sunkiu sukepimu.

Silicio karbidas yra tipiškas kovalentiniais ryšiais surištas stabilus junginys. Be to, jo difuzijos koeficientas yra mažas, todėl jį sunku tankinti įprastais sukepinimo metodais. Norint gauti tankią silicio karbido keramiką, būtina pridėti tam tikrų sukepinimo pagalbinių medžiagų, kad padidėtų paviršiaus energija arba paviršiaus plotas, ir taikyti specialius procesus. Pagal sukepinimo procesą silicio karbidą galima suskirstyti į rekristalizuotą silicio karbido keramiką, reakciniu būdu sukepintą silicio karbido keramiką, be slėgio sukepintą silicio karbido keramiką, karštai presuotą sukepintą silicio karbido keramiką, aukštoje temperatūroje karštai izostatiškai presuotą sukepintą silicio karbido keramiką ir cheminio garų nusodinimo silicio karbidą. Įvairiais procesais paruošto silicio karbido savybės yra gana skirtingos, t. y. tuo pačiu procesu paruošto SIC savybės yra prastos dėl skirtingų žaliavų ir priedų.