Carbură de siliciu sinterizată

Carbura de siliciu este un material ceramic structural de neînlocuit datorită rezistenței sale excepționale la temperaturi ridicate și rezistenței la oxidare, ceea ce o face indispensabilă în domeniile producției mecanice, tehnologiei aerospațiale și electronicii informaționale.

Sinterizarea prin reacție oferă temperaturi scăzute și timpi scurți de sinterizare, producând în același timp forme aproape netede, dar este limitată de distribuția inegală a densității, fisurarea produselor sinterizate și penetrarea insuficientă a siliciului în timpul proceselor de sinterizare.

Rezistență la temperaturi ridicate

Carbura de siliciu este un material ceramic extrem de dur și rezistent, renumit pentru proprietățile sale superioare de rezistență la temperaturi ridicate, rezistență la uzură și rezistență la oxidarea chimică. Datorită acestor caracteristici, carbura de siliciu este utilizată în numeroase aplicații industriale, inclusiv în centrale nucleare, cuptoare, motoare cu reacție, ajutaje de rachete și fabricarea hârtiei.

O modalitate de îmbunătățire a proprietăților mecanice la temperaturi ridicate ale carburii de siliciu sinterizate este adăugarea de aditivi precum aluminiu, bor și carbon (SiC-ABC) care sporesc rezistența la fluaj. Acești aditivi modifică energiile limitelor granulelor și energiile de suprafață, crescând în același timp ratele de difuzie a volumului și descurajând formarea de sticlă la limitele granulelor.

O altă modalitate de creștere a proprietăților mecanice este sinterizarea fără presiune, care implică sinterizarea compactelor de pulbere SiC fără aplicarea unei presiuni externe. Avantajul acestei metode constă în eliminarea variațiilor de densitate cauzate de metodele tradiționale de sinterizare prin presare la cald, care duc la modificări dimensionale semnificative și la reducerea calității produselor - de asemenea, creează densități mai apropiate de valorile teoretice decât oricând înainte.

Rezistență la coroziune la temperaturi ridicate

Carbura de siliciu prezintă o rezistență chimică excelentă la coroziune într-o gamă largă de medii de până la 1700 de grade C, cum ar fi oxigen uscat, vapori gazoși fierbinți și săruri și metale lichide, precum și săruri topite și zgură de cenușă de cărbune.

Carbura de siliciu sinterizată oferă o rezistență excelentă la coroziune datorită structurii și calității suprafeței sale. Acest material se mândrește cu o rezistență puternică la eroziune (alunecare), rezistență mecanică, șoc termic și uzură.

Materialul de carbură de siliciu sinterizat la temperaturi ridicate XICAR (denumit în mod obișnuit Hexoloy SE alternativ) s-a dovedit foarte rezistent la coroziunea chimică în medii acide precum HCl concentrat și HNO3, specimenele tratate cu Y2O3 având o rezistență mai mare decât cele care utilizează ajutorul de sinterizare MgO.

Carbura de siliciu sinterizată legată prin reacție, denumită în mod obișnuit carbură de siliciu autolegantă, este produsă prin reacția unui corp ceramic poros care conține carbon cu siliciu lichid. Acest amestec se infiltrează în corpul ceramic, reacționează cu grafitul pentru a forma b-SiC și apoi se combină cu particulele a-SiC existente pentru a forma carbură de siliciu sinterizată prin reacție cu densitate completă, cu diferite forme disponibile prin acest proces.

Rezistență ridicată

Carbura de siliciu este unul dintre cele mai puternice materiale ceramice. Având o rezistență superioară la temperaturi ridicate și rezistență la oxidare, carbura de siliciu reprezintă o alegere excelentă de material pentru utilizarea în multe aplicații industriale.

Ceramica din carbură de siliciu poate fi fabricată, de obicei, prin procese de fabricație prin sinterizare fără presiune sau prin reacție de lipire, iar Saint-Gobain Performance Ceramics & Refractories oferă ambele tipuri pentru a satisface o gamă largă de aplicații finale.

Carbura de siliciu sinterizată fără presiune este produsă prin combinarea pulberii de SiC cu particule fine cu adjuvanți de sinterizare non-oxid și sinterizarea acesteia la temperaturi mai mari de 2000degC într-o atmosferă inertă, producând un material de înaltă densitate cu rezistență superioară la oxidare, rezistență la coroziune și proprietăți mecanice.

Sinterizarea prin reacție este un proces în curs de dezvoltare pentru producerea ceramicii din carbură de siliciu (SiC), oferind avantaje precum structuri dense, temperaturi de prelucrare mai scăzute, capacitate de modelare, costuri reduse și puritate mai mare. Cu toate acestea, din păcate, rezistența la încovoiere este mult sub cea a SiC sinterizat standard din cauza dimensiunilor reziduale de carbon (Si) din microstructura sa.

Rezistență ridicată

Ceramica de carbură de siliciu sinterizată se numără printre cele mai dure și mai puternice materiale ceramice, rămânând în același timp rezistentă la temperaturi extrem de ridicate - ceea ce o face o alegere excelentă pentru aplicații în care rezistența la temperaturi ridicate este esențială.

SSIC prezintă o rezistență aproape constantă într-o gamă largă de temperaturi și își păstrează duritatea chiar și sub presiune intensă, ceea ce îl face o alegere de material foarte populară pentru componente de pompe de înaltă performanță și alte piese de echipamente esențiale.

SSIC sunt produse folosind tehnici convenționale de formare a ceramicii. După ce au fost formate în formele dorite, SSIC sunt sinterizate la temperaturi și presiuni ridicate într-o atmosferă de gaz inert.

Sinterizarea poate fi împărțită în două faze distincte, sinterizarea în fază solidă și sinterizarea în fază lichidă. Sinterizarea în fază solidă necesită adăugarea de C și B ca adjuvanți de sinterizare pentru a reduce energia limitelor granulelor ceramicii SiC, în timp ce faza lichidă utilizează unul sau mai mulți oxizi eutectici de elemente (cum ar fi Y2O3) ca agent, creând o fază electrolitică cu mișcare, difuzie și transfer de masă între particulele de silice pentru a densifica densitatea materialului.