керамический карбид кремния

Структурная керамика, также известная как инженерная керамика, представляет собой класс передовых керамик, которые в основном оказывают механическое, термическое, химическое и другие воздействия на материалы. Структурная керамика обладает такими свойствами, как термостойкость, износостойкость, коррозионная стойкость, стойкость к окислению и низкая ползучесть при высокой температуре. Они могут выдерживать жесткие условия эксплуатации, которые не под силу металлическим и полимерным материалам. Они широко используются в авиации, машиностроении, автомобилестроении, металлургии, химической промышленности, электронике и других областях, и стали классом керамических материалов, которые развиваются очень быстро.Структурная керамика в основном включает в себя оксидную керамику, нитридную керамику и карбидную керамику. Карбид кремния керамики в основном представлены ниже. Карбид кремния, широко известный как карборунд, также известный как карборунд, является типичным соединением с ковалентной связью, которое почти не существует в природе. В 1890 году, когда Эворд и Г. Ачесон хотели синтезировать алмаз, добавив кремний в углерод в качестве катализатора, они приготовили карбид кремния. Сегодня его продолжают изучать и разрабатывать.

Карбид кремния изначально использовался из-за своей сверхтвердости, из него можно изготавливать различные шлифовальные круги, абразивную ткань, абразивную бумагу и различные абразивы, и он широко используется в машиностроительной промышленности. Во время Второй мировой войны было обнаружено, что керамика из карбида кремния может также использоваться в качестве восстановителя и нагревательного элемента при выплавке стали, что способствовало ее быстрому развитию. В ходе дальнейших исследований выяснилось, что он обладает многими превосходными свойствами, такими как высокая температурная стабильность, высокая теплопроводность, коррозионная стойкость к кислотам и щелочам, низкий коэффициент расширения и хорошая устойчивость к тепловым ударам.

Существует в основном две кристаллические формы карбида кремния, а именно: кубическая β- SIC4 и гексагональная α- SIC。 Основными структурными единицами решетки карбида кремния являются тетраэдры SIC4 и CSI4, взаимопроникающие друг в друга. Тетраэдры имеют одно и то же ребро, образуя плоский слой, а вершины соединяются со следующим слоем тетраэдров, образуя трехмерный механизм. Поскольку различные последовательности укладки тетраэдров могут образовывать различные структуры, к настоящему времени найдены сотни вариантов. Обычно для обозначения типа решетки используются лаконичные и интуитивно понятные символы, а именно буквы C, H, R, а для демонстрации различий - количество слоев, содержащихся в элементарной ячейке. Хотя константы решетки этих полиморфов различны, очевидных изменений в содержащихся в них веществах не происходит. Керамический карбид кремния - типичное валентное соединение, но существуют и ионные типы. Согласно теоретическим расчетам, 78% полной энергии связи SI-C относится к ковалентному состоянию, а 22% - к ионному. Благодаря небольшому размеру атомов S и C, длине связи и сильной ковалентности, керамика из карбида кремния обладает рядом характеристик, таких как высокая твердость, определенная механическая прочность и трудное спекание.

Карбид кремния является типичным стабильным соединением, связанным ковалентными связями. Кроме того, его коэффициент диффузии низок, что затрудняет его уплотнение обычными методами спекания. Для получения плотной керамики из карбида кремния необходимо добавлять вспомогательные вещества для спекания, чтобы увеличить поверхностную энергию или площадь поверхности, и применять специальные процессы. В соответствии с процессом спекания, карбид кремния можно разделить на рекристаллизованную керамику карбида кремния, реакционную спеченную керамику карбида кремния, спеченную керамику карбида кремния без давления, спеченную керамику карбида кремния горячим прессованием, спеченную керамику карбида кремния высокотемпературным горячим изостатическим прессованием и карбид кремния химическим осаждением из паровой фазы. Свойства карбида кремния, приготовленного различными способами, сильно отличаются, то есть SIC, приготовленный одним и тем же способом, имеет низкие характеристики из-за разного сырья и добавок.