кераміка з карбіду кремнію

Конструкційна кераміка, також відома як інженерна кераміка, - це клас сучасних керамічних матеріалів, які в основному піддаються механічним, термічним, хімічним та іншим впливам матеріалів. Конструкційна кераміка має властивості високої термостійкості, зносостійкості, корозійної стійкості, стійкості до окислення та низької повзучості при високій температурі. Вони можуть витримувати суворі робочі умови, до яких не здатні металеві та полімерні матеріали. Вони широко використовуються в авіації, машинобудуванні, автомобілебудуванні, металургії, хімічній промисловості, електроніці та інших галузях, і стали класом керамічних матеріалів, які дуже швидко розвиваються. Структурна кераміка в основному включає оксидну кераміку, нітридну кераміку та карбідну кераміку. Кераміка з карбіду кремнію в основному представлена нижче. Карбід кремнію, широко відомий як карборунд, також відомий як карборунд, є типовою сполукою ковалентного зв'язку, яка майже не існує в природі. У 1890 році, коли Еворд і Г. Ачесон хотіли синтезувати алмаз, додавши кремній у вуглець як каталізатор, вони отримали карбід кремнію. Сьогодні він все ще вивчається і розробляється.

Карбід кремнію спочатку використовувався через його надтвердість, з нього можна виготовляти різні шліфувальні круги, шліфувальну шкурку, шліфувальний папір і різні абразивні матеріали, які широко застосовуються в машинобудівній промисловості. Під час Другої світової війни було виявлено, що кераміка з карбіду кремнію може також використовуватися як відновник і нагрівальний елемент у виробництві сталі, що сприяло її швидкому розвитку. Подальші дослідження виявили, що він має багато чудових властивостей, таких як висока термостійкість, висока теплопровідність, стійкість до кислотної та лужної корозії, низький коефіцієнт розширення та хороша стійкість до термічних ударів.

Існує в основному дві кристалічні форми карбіду кремнію, а саме: кубічна β- SIC4 і гексагональна α- SIC。 Основними структурними одиницями решітки карбіду кремнію є тетраедри SIC4 і CSI4, що взаємопроникають один в одного. Тетраедри мають спільне ребро, утворюючи плоский шар, а вершини з'єднуються з наступним шаром тетраедрів, утворюючи тривимірний механізм. Оскільки різні послідовності укладання тетраедрів можуть утворювати різні структури, на сьогоднішній день було знайдено сотні варіантів. Як правило, для позначення типу решітки використовуються стислі та інтуїтивно зрозумілі символи, а саме літери C, H, R, а кількість шарів, що містяться в елементарній комірці, використовується для того, щоб показати різницю. Хоча константи решітки цих поліморфів відрізняються, очевидної зміни речовин у них не відбувається. Кераміка карбіду кремнію є типовою валентною сполукою, але існують також деякі іонні типи. Згідно з теоретичними розрахунками, 78% загальної енергії зв'язку SI-C належить до ковалентного стану, а 22% - до іонного стану. Завдяки невеликому розміру атомів S і C, довжині зв'язку і сильній ковалентності, кераміка карбіду кремнію має ряд характеристик, таких як висока твердість, певна механічна міцність і складне спікання.

Карбід кремнію - типова стабільна сполука, пов'язана ковалентними зв'язками. Крім того, його коефіцієнт дифузії низький, що ускладнює його ущільнення звичайними методами спікання. Для отримання щільної кераміки з карбіду кремнію необхідно додати деякі допоміжні речовини для спікання, щоб збільшити поверхневу енергію або площу поверхні, а також застосувати спеціальні процеси. За процесом спікання карбід кремнію можна розділити на перекристалізовану кераміку карбіду кремнію, реакційно спечену кераміку карбіду кремнію, спечену кераміку карбіду кремнію без тиску, спечену кераміку карбіду кремнію, спечену кераміку карбіду кремнію гарячим пресуванням, спечену кераміку карбіду кремнію гарячим ізостатичним пресуванням та хімічне осадження карбіду кремнію з парової фази. Властивості карбіду кремнію, отриманого за різними технологічними процесами, досить сильно відрізняються, тобто SIC, отриманий за одним і тим же технологічним процесом, має погані характеристики через різну сировину і домішки.