Спечений карбід кремнію

Карбід кремнію є незамінним конструкційним керамічним матеріалом завдяки своїй винятковій високотемпературній міцності та стійкості до окислення, що робить його незамінним у сферах механічного виробництва, аерокосмічних технологій та інформаційної електроніки.

Реакційне спікання забезпечує низькі температури і короткий час спікання при отриманні форм, близьких до розмірів сітки, але обмежується нерівномірним розподілом щільності, розтріскуванням спечених виробів і недостатнім проникненням кремнію під час процесу спікання.

Високотемпературна міцність

Карбід кремнію - це надзвичайно твердий і міцний керамічний матеріал, відомий своєю надзвичайною високотемпературною міцністю, зносостійкістю та стійкістю до хімічного окислення. Завдяки цим властивостям карбід кремнію знаходить застосування в багатьох галузях промисловості, включаючи атомні електростанції, печі, реактивні двигуни, ракетні сопла та виробництво паперу.

Одним із способів покращення високотемпературних механічних властивостей спеченого карбіду кремнію є додавання таких добавок, як алюміній, бор і вуглець (SiC-ABC), які підвищують опір повзучості. Ці добавки змінюють енергію меж зерен і поверхневу енергію, одночасно збільшуючи швидкість об'ємної дифузії і перешкоджаючи утворенню скла на межах зерен.

Іншим способом підвищення механічних властивостей є спікання без тиску, яке передбачає спікання пресованих порошків SiC без застосування зовнішнього тиску. Перевага цього методу полягає в тому, що він усуває варіації щільності, спричинені традиційними методами спікання гарячим пресуванням, які призводять до значних розмірних змін і зниження якості продукції, а також створює щільність, ближчу до теоретичних значень, ніж будь-коли раніше.

Стійкість до високотемпературної корозії

Карбід кремнію демонструє чудову хімічну корозійну стійкість у широкому діапазоні середовищ до 1700 градусів Цельсія, таких як сухий кисень, гарячі газоподібні пари і рідкі солі та метали, а також розплавлені солі і вугільні шлаки.

Спечений карбід кремнію забезпечує чудову корозійну стійкість завдяки своїй структурі та якості поверхні. Цей матеріал має високу стійкість до ерозії (ковзання), механічну міцність, термостійкість і зносостійкість.

Високотемпературно спечений карбід кремнію XICAR (альтернатива Hexoloy SE) виявився дуже стійким до хімічної корозії в кислотних середовищах, таких як концентровані HCl і HNO3, причому зразки, оброблені Y2O3, мають вищу стійкість, ніж ті, в яких використовувався допоміжний матеріал для спікання MgO.

Реакційно зв'язаний спечений карбід кремнію, який зазвичай називають самозв'язуючим карбідом кремнію, виробляється шляхом реакції вуглецевмісної пористої кераміки з рідким кремнієм. Ця суміш проникає в керамічне тіло, реагує з графітом, утворюючи b-SiC, а потім з'єднується з наявними частинками a-SiC, щоб сформувати реакційно спечений карбід кремнію повної щільності з різними формами, доступними в цьому процесі.

Висока міцність

Карбід кремнію - один з найміцніших керамічних матеріалів. Маючи чудову високотемпературну міцність і стійкість до окислення, карбід кремнію є чудовим матеріалом для використання в багатьох промислових сферах.

Кераміка з карбіду кремнію зазвичай може бути виготовлена за допомогою процесів спікання без тиску або реакційного склеювання, і компанія Saint-Gobain Performance Ceramics & Refractories пропонує обидва типи для задоволення широкого спектру кінцевих застосувань.

Спечений без тиску карбід кремнію виробляється шляхом поєднання дрібнодисперсного порошку SiC з неокисними агломераторами і спікання при температурі понад 2000 градусів Цельсія в інертній атмосфері, утворюючи матеріал високої щільності з чудовою стійкістю до окислення, корозії та механічними властивостями.

Реакційне спікання - це новий процес виробництва кераміки з карбіду кремнію (SiC), що пропонує такі переваги, як щільна структура, нижчі температури обробки, можливість формування, низька вартість і вища чистота. Однак, на жаль, її міцність на вигин значно нижча, ніж у стандартного спеченого SiC, через залишкові розміри вуглецю (Si) в її мікроструктурі.

Висока в'язкість

Спечена кераміка з карбіду кремнію є одним з найтвердіших і найміцніших керамічних матеріалів, зберігаючи при цьому міцність при надзвичайно високих температурах - що робить її чудовим вибором для застосувань, де стійкість до високих температур є ключовим фактором.

SSIC демонструє майже постійну міцність у широкому діапазоні температур і зберігає свою в'язкість навіть під інтенсивним тиском, що робить його дуже популярним матеріалом для високопродуктивних компонентів насосів та інших важливих деталей обладнання.

SSIC виготовляються за допомогою традиційних методів формування кераміки. Після формування бажаної форми, SSIC спікаються при високій температурі і тиску в атмосфері інертного газу.

Спікання можна розділити на дві окремі фази: твердофазне та рідиннофазне спікання. Твердофазне спікання вимагає додавання C і B як допоміжних речовин для зменшення енергії межі зерен кераміки SiC, тоді як рідинна фаза використовує один або кілька евтектичних оксидів елементів (наприклад, Y2O3) як агент, створюючи електролітичну фазу з рухом, дифузією і масообміном між частинками кремнезему для ущільнення щільності матеріалу.