Защо да изберете синтероване без налягане за SiC керамична подготовка?

Керамика от силициев карбид (SiC)., известни със своята висока твърдост, висока якост, устойчивост на висока температура и устойчивост на корозия, намират обширни приложения в аерокосмическата, нефтохимическата промишленост и промишлеността с интегрални схеми. Като се има предвид, че повечето SiC продукти са артикули с висока добавена стойност, пазарният потенциал е значителен, привличайки значително внимание от различни страни и превръщайки се във фокусна точка на научните изследвания в областта на материалите. Въпреки това ултрависоката температура на синтез и трудността за постигане на плътно синтероване на SiC керамиката са ограничили тяхното развитие. Процесът на синтероване е от решаващо значение за SiC керамиката.

Как се сравняват методите на синтероване: реакционно синтероване срещу синтероване без налягане?

SiC, като съединение със силни ковалентни връзки, проявява ниски скорости на дифузия по време на синтероване поради неговите структурни характеристики, които осигуряват висока твърдост, висока якост, висока точка на топене и устойчивост на корозия. Това налага използването на добавки за синтероване и външно налягане за постигане на уплътняване. Понастоящем реакционното синтероване и синтероването без налягане на SiC са отбелязали значителен напредък в научните изследвания и промишленото приложение.

Процесът на реакционно синтероване заSiC керамикае техника за синтероване с почти мрежова форма, характеризираща се с минимално свиване и промени в размера по време на синтероване. Той предлага предимства като ниски температури на синтероване, плътни структури на продукта и ниски производствени разходи, което го прави подходящ за приготвяне на големи SiC керамични продукти със сложна форма. Процесът обаче има недостатъци, включително сложна първоначална подготовка на зеленото тяло и потенциално замърсяване от странични продукти. Освен това, работният температурен диапазон на реакционно синтерованоSiC керамикае ограничено от съдържанието на свободен Si; над 1400°C, якостта на материала намалява бързо поради топенето на свободния Si.

Типични микроструктури на SiC керамика, синтерована при различни температури

Технологията за синтероване без налягане за SiC е добре установена, с предимства, включително възможността за използване на различни процеси на формоване, преодоляване на ограниченията върху формата и размера на продукта и постигане на висока якост и издръжливост с подходящи добавки. Освен това синтероването без налягане е лесно и подходящо за масово производство на керамични компоненти в различни форми. Той обаче е по-скъп от реакционно синтерования SiC поради по-високата цена на използвания SiC прах.

Агломерирането без налягане включва предимно твърдофазно и течнофазово синтероване. В сравнение с твърдофазния синтерован без налягане SiC, реакционно синтерованият SiC показва лоша производителност при високи температури, особено като якост на огъване наSiC керамикапада рязко над 1400°C и имат слаба устойчивост на силни киселини и основи. Обратно, синтерована твърда фаза без наляганеSiC керамикапоказват превъзходни механични свойства при високи температури и по-добра устойчивост на корозия при силни киселини и основи.

Технология за производство на реакционно свързан SiC

Какви са научните разработки в технологията за синтероване без налягане?

Твърдофазово синтероване: Твърдофазово синтероване наSiC керамикавключва високи температури, но води до стабилни физични и химични свойства, особено запазване на якостта при високи температури, предлагайки уникална стойност за приложение. Чрез добавяне на бор (B) и въглерод © към SiC, борът заема границите на зърната на SiC, като частично замества въглерода в SiC, за да образува твърд разтвор, докато въглеродът реагира с повърхностния SiO2 и примесния Si в SiC. Тези реакции намаляват енергията на границата на зърното и увеличават повърхностната енергия, като по този начин засилват движещата сила за синтероване и насърчават уплътняването. От 90-те години на миналия век използването на B и C като добавки за синтероване без налягане на SiC се прилага широко в различни индустриални области. Основното предимство е липсата на втора фаза или стъкловидна фаза по границите на зърната, което води до чисти граници на зърната и отлични характеристики при висока температура, стабилни до 1600°C. Недостатъкът е, че не се постига пълно уплътняване, с някои затворени пори в ъглите на зърното и високите температури могат да доведат до растеж на зърното.

Синтероване в течна фаза: При синтероване в течна фаза спомагателните вещества за синтероване обикновено се добавят в малки проценти и получената междузърнеста фаза може да задържи значителни оксиди след синтероването. Следователно, течнофазовият синтерован SiC има тенденция да се счупва по границите на зърната, предлагайки висока якост и устойчивост на счупване. В сравнение със синтероването в твърда фаза, течната фаза, образувана по време на синтероването, ефективно понижава температурата на синтероване. Системата Al2O3-Y2O3 е една от най-ранните и най-атрактивни системи, изследвани за синтероване в течна фаза наSiC керамика. Тази система позволява уплътняване при относително ниски температури. Например вграждането на проби в прахов слой, съдържащ Al2O3, Y2O3 и MgO, улеснява образуването на течна фаза чрез реакции между MgO и повърхностен SiO2 върху SiC частици, насърчавайки уплътняването чрез пренареждане на частиците и повторно утаяване на стопилката. В допълнение, Al2O3, Y2O3 и CaO, използвани като добавки за синтероване без налягане на SiC, водят до образуване на фази Al5Y3O12 в материала; с увеличаване на съдържанието на CaO се появяват CaY2O4 оксидни фази, образуващи бързи пътища на проникване по границите на зърната и подобряващи способността за синтероване на материала.

Как добавките подобряват синтероването без налягане наSiC керамика?

Добавките могат да увеличат уплътняването на синтеровано без наляганеSiC керамика, понижават температурата на синтероване, променят микроструктурата и подобряват механичните свойства. Изследванията на адитивните системи се развиха от еднокомпонентни до многокомпонентни системи, като всеки компонент играе уникална роля в подобряванетоSiC керамикаизпълнение. Въвеждането на добавки обаче има и недостатъци, като например реакции между добавките и SiC, които произвеждат газообразни странични продукти като Al2O и CO, увеличавайки порьозността на материала. Намаляването на порьозността и смекчаването на ефектите на добавките за загуба на тегло ще бъдат ключови изследователски области за бъдещо синтероване в течна фаза наSiC керамика.**

Ние от Semicorex сме специализирани вSiC керамикаи други керамични материали, използвани в производството на полупроводници, ако имате запитвания или се нуждаете от допълнителни подробности, моля, не се колебайте да се свържете с нас.

Телефон за връзка: +86-13567891907

Имейл: sales@semicorex.com