keramiek van siliciumcarbide

Structurele keramiek, ook wel bekend als engineering keramiek, is een klasse van geavanceerde keramiek die voornamelijk de mechanische, thermische, chemische en andere effecten van materialen uitoefent. Structurele keramiek heeft de eigenschappen van hoge temperatuurbestendigheid, slijtvastheid, corrosiebestendigheid, oxidatiebestendigheid en lage kruip bij hoge temperatuur. Ze zijn bestand tegen de zware werkomgeving waar metalen en polymere materialen niet tegen bestand zijn. Ze worden op grote schaal gebruikt in de luchtvaart, machinebouw, auto-industrie, metallurgie, chemische industrie, elektronica en andere gebieden, en zijn uitgegroeid tot een klasse van keramische materialen die zich zeer snel ontwikkelen.Structurele keramiek omvat voornamelijk oxide keramiek, nitride keramiek en carbide keramiek. Siliciumcarbide keramiek wordt hieronder geïntroduceerd. Siliciumcarbide, beter bekend als carborundum, is een typische covalente verbinding die in de natuur bijna niet voorkomt. Toen Eword en G. Acheson in 1890 diamant wilden synthetiseren door silicium toe te voegen aan koolstof als katalysator, bereidden ze siliciumcarbide. Vandaag de dag wordt het nog steeds bestudeerd en ontwikkeld.

Siliciumcarbide werd in eerste instantie gebruikt vanwege de superharde prestaties, die kunnen worden bereid in verschillende slijpschijven, schuurdoeken, schuurpapier en verschillende schuurmiddelen, en wordt veel gebruikt in de mechanische verwerkingsindustrie. In de Tweede Wereldoorlog ontdekte men dat siliciumcarbide keramiek ook gebruikt kon worden als reductiemiddel en verwarmingselement in de staalproductie, waardoor het zich snel ontwikkelde. Verder onderzoek heeft uitgewezen dat het veel uitstekende eigenschappen heeft, zoals stabiliteit bij hoge temperaturen, hoge thermische geleidbaarheid, weerstand tegen zure en alkalische corrosie, lage uitzettingscoëfficiënt en goede weerstand tegen thermische schokken.

Er zijn voornamelijk twee kristalvormen van siliciumcarbide, namelijk: kubisch β- SIC4 en hexagonaal α- SIC。 De structurele basiseenheden van het rooster van siliciumcarbide zijn SIC4- en CSI4-tetraëders die elkaar doorkruisen. De tetraëders delen dezelfde rand om een vlakke laag te vormen en de hoekpunten zijn verbonden met de volgende laag tetraëders om een driedimensionaal mechanisme te vormen. Omdat verschillende opeenvolgingen van tetraëders verschillende structuren kunnen vormen, zijn er tot nu toe honderden varianten gevonden. Over het algemeen worden beknopte en intuïtieve symbolen, namelijk de letters C, H, R, gebruikt om het roostertype weer te geven en wordt het aantal lagen in de eenheidscel gebruikt om het verschil aan te geven. Hoewel de roosterconstanten van deze polymorfen verschillen, is er geen duidelijke verandering in de stoffen die erin voorkomen. siliciumcarbide keramiek is een typische valentieverbinding, maar er zijn ook enkele ionische types. Volgens theoretische berekeningen behoort 78% van de totale energie van de SI-C binding tot de covalente toestand en 22% tot de ionische toestand. Door de kleine omvang van de S- en C-atomen, de bindingslengte en de sterke covalentie heeft siliciumcarbide keramiek een reeks eigenschappen, zoals een hoge hardheid, een zekere mechanische sterkte en moeilijk sinteren.

Siliciumcarbide is een typische covalente gebonden stabiele verbinding. Bovendien is de diffusiecoëfficiënt laag, waardoor het moeilijk te verdichten is met conventionele sintermethoden. Het is noodzakelijk om sinterhulpmiddelen toe te voegen om de oppervlakte-energie of het oppervlak te vergroten en speciale processen toe te passen om dichte siliciumcarbide keramiek te verkrijgen. Afhankelijk van het sinterproces kan siliciumcarbide worden onderverdeeld in geherkristalliseerd siliciumcarbide keramiek, reactie gesinterd siliciumcarbide keramiek, drukloos gesinterd siliciumcarbide keramiek, heet geperst gesinterd siliciumcarbide keramiek, heet isostatisch persen op hoge temperatuur gesinterd siliciumcarbide keramiek en chemische dampdepositie siliciumcarbide. De eigenschappen van siliciumcarbide bereid door verschillende processen zijn heel verschillend, dat wil zeggen, SIC bereid door hetzelfde proces heeft slechte prestaties als gevolg van verschillende grondstoffen en additieven.