Bakit Pumili ng Pressureless Sintering para sa SiC Ceramic Preparation?

Silicon carbide (SiC) ceramics, na kilala sa kanilang mataas na tigas, mataas na lakas, paglaban sa mataas na temperatura, at paglaban sa kaagnasan, ay nakakahanap ng malawak na aplikasyon sa mga industriya ng aerospace, petrochemical, at integrated circuit. Dahil ang karamihan sa mga produkto ng SiC ay mga item na may mataas na halaga, malaki ang potensyal sa merkado, nakakakuha ng makabuluhang atensyon mula sa iba't ibang bansa at nagiging isang focal point ng pananaliksik sa agham ng mga materyales. Gayunpaman, ang ultra-high synthesis temperature at ang kahirapan sa pagkamit ng siksik na sintering ng SiC ceramics ay limitado ang kanilang pag-unlad. Ang proseso ng sintering ay mahalaga para sa SiC ceramics.

Paano Pinaghahambing ang Mga Paraan ng Sintering: Reaction Sintering kumpara sa Pressureless Sintering?

Ang SiC, bilang isang tambalang may malakas na covalent bond, ay nagpapakita ng mababang diffusion rate sa panahon ng sintering dahil sa mga katangiang istruktura nito na nagbibigay ng mataas na tigas, mataas na lakas, mataas na punto ng pagkatunaw, at paglaban sa kaagnasan. Ito ay nangangailangan ng paggamit ng sintering additives at panlabas na presyon upang makamit ang densification. Sa kasalukuyan, parehong reaction sintering at pressureless sintering ng SiC ay nakakita ng makabuluhang pagsulong sa pananaliksik at pang-industriyang aplikasyon.

Ang proseso ng sintering ng reaksyon para saSiC keramikaay isang malapit-net-shape na pamamaraan ng sintering, na nailalarawan sa pamamagitan ng kaunting pag-urong at mga pagbabago sa laki sa panahon ng sintering. Nag-aalok ito ng mga pakinabang tulad ng mababang temperatura ng sintering, siksik na istruktura ng produkto, at mababang gastos sa produksyon, na ginagawa itong angkop para sa paghahanda ng malalaking, kumplikadong hugis na SiC ceramic na produkto. Gayunpaman, ang proseso ay may mga kakulangan, kabilang ang isang kumplikadong paunang paghahanda ng berdeng katawan at potensyal na kontaminasyon mula sa mga by-product. Bukod pa rito, ang operating temperature range ng reaction-sinteredSiC keramikaay limitado ng libreng Si content; higit sa 1400°C, mabilis na bumababa ang lakas ng materyal dahil sa pagkatunaw ng libreng Si.

Ang mga karaniwang microstructure ng SiC ceramics ay sintered sa iba't ibang temperatura

Ang teknolohiyang walang presyon ng sintering para sa SiC ay mahusay na itinatag, na may mga benepisyo kabilang ang kakayahang gumamit ng iba't ibang mga proseso ng pagbuo, pagtagumpayan ang mga limitasyon sa hugis at sukat ng produkto, at pagkamit ng mataas na lakas at tibay na may naaangkop na mga additives. Higit pa rito, ang walang pressure na sintering ay diretso at angkop para sa mass production ng mga ceramic na bahagi sa iba't ibang hugis. Gayunpaman, ito ay mas mahal kaysa sa reaction-sintered SiC dahil sa mas mataas na halaga ng SiC powder na ginamit.

Ang walang presyon na sintering ay pangunahing kinabibilangan ng solid-phase at liquid-phase na sintering. Kung ikukumpara sa solid-phase pressureless sintered SiC, ang reaction-sintered SiC ay nagpapakita ng mahinang pagganap sa mataas na temperatura, lalo na bilang ang flexural strength ngSiC keramikabumaba nang husto sa itaas ng 1400°C, at mayroon silang mahinang pagtutol sa malakas na mga acid at base. Sa kabaligtaran, walang pressure na solid-phase na sinteredSiC keramikanagpapakita ng higit na mahusay na mga mekanikal na katangian sa mataas na temperatura at mas mahusay na paglaban sa kaagnasan sa mga malakas na acid at base.

Teknolohiya para sa Fabrication ng Reaction-bonded SiC

Ano ang Mga Pagpapaunlad ng Pananaliksik sa Pressureless Sintering Technology?

Solid-Phase Sintering: Solid-phase sintering ngSiC keramikanagsasangkot ng mataas na temperatura ngunit nagreresulta sa matatag na pisikal at kemikal na mga katangian, lalo na ang pagpapanatili ng lakas sa mataas na temperatura, na nag-aalok ng natatanging halaga ng aplikasyon. Sa pamamagitan ng pagdaragdag ng boron (B) at carbon © sa SiC, sinasakop ng boron ang mga hangganan ng butil ng SiC, bahagyang pinapalitan ang carbon sa SiC upang bumuo ng isang solidong solusyon, habang ang carbon ay tumutugon sa ibabaw ng SiO2 at karumihang Si sa SiC. Binabawasan ng mga reaksyong ito ang enerhiya sa hangganan ng butil at pinatataas ang enerhiya sa ibabaw, sa gayo'y pinahuhusay ang puwersang nagtutulak para sa sintering at pagtataguyod ng densification. Mula noong 1990s, ang paggamit ng B at C bilang mga additives para sa walang pressure na sintering ng SiC ay malawakang inilapat sa iba't ibang larangan ng industriya. Ang pangunahing bentahe ay ang kawalan ng pangalawang yugto o malasalamin na bahagi sa mga hangganan ng butil, na nagreresulta sa malinis na mga hangganan ng butil at mahusay na pagganap sa mataas na temperatura, matatag hanggang sa 1600°C. Ang disbentaha ay ang kumpletong densification ay hindi nakakamit, na may ilang mga saradong pores sa mga sulok ng butil, at ang mataas na temperatura ay maaaring humantong sa paglaki ng butil.

Liquid-Phase Sintering: Sa liquid-phase sintering, ang mga sintering aid ay karaniwang idinaragdag sa maliliit na porsyento, at ang resultang intergranular phase ay maaaring magpanatili ng malaking oxides pagkatapos ng sintering. Dahil dito, ang liquid-phase na sintered SiC ay may posibilidad na mabali sa mga hangganan ng butil, na nag-aalok ng mataas na lakas at tibay ng bali. Kung ikukumpara sa solid-phase sintering, ang likidong phase na nabuo sa panahon ng sintering ay epektibong nagpapababa sa temperatura ng sintering. Ang Al2O3-Y2O3 system ay isa sa pinakaunang at pinakakaakit-akit na sistema na pinag-aralan para sa liquid-phase sintering ngSiC keramika. Ang sistemang ito ay nagbibigay-daan sa densification sa medyo mababang temperatura. Halimbawa, ang pag-embed ng mga sample sa isang powder bed na naglalaman ng Al2O3, Y2O3, at MgO ay nagpapadali sa pagbuo ng liquid phase sa pamamagitan ng mga reaksyon sa pagitan ng MgO at surface SiO2 sa mga particle ng SiC, na nagpo-promote ng densification sa pamamagitan ng pag-aayos ng particle at muling pagtunaw. Bilang karagdagan, ang Al2O3, Y2O3, at CaO na ginamit bilang mga additives para sa walang pressure na sintering ng SiC ay nagreresulta sa Al5Y3O12 phase na bumubuo sa materyal; sa pagtaas ng nilalaman ng CaO, lumilitaw ang mga bahagi ng CaY2O4 oxide, na bumubuo ng mabilis na mga daanan ng pagtagos sa mga hangganan ng butil at pinapabuti ang sinterability ng materyal.

Paano Napapahusay ng Mga Additives ang Walang Pressure Sintering ngSic ceramics?

Maaaring mapataas ng mga additives ang densification ng pressureless sinteredSiC keramika, babaan ang temperatura ng sintering, baguhin ang microstructure, at pagbutihin ang mga mekanikal na katangian. Ang pananaliksik sa mga additive system ay umunlad mula sa single-component hanggang sa multi-component system, na ang bawat bahagi ay gumaganap ng isang natatanging papel sa pagpapahusaySiC ceramicpagganap. Gayunpaman, ang pagpapakilala ng mga additives ay mayroon ding mga downside, tulad ng mga reaksyon sa pagitan ng mga additives at SiC na gumagawa ng mga gas na by-product tulad ng Al2O at CO, na nagpapataas ng porosity ng materyal. Ang pagbabawas ng porosity at pagpapagaan ng mga epekto sa pagbaba ng timbang ng mga additives ay magiging pangunahing mga lugar ng pananaliksik para sa hinaharap na liquid-phase sintering ngSiC keramika.**

Kami sa Semicorex ay dalubhasa saSic ceramicsat iba pang Ceramic Materials na inilapat sa paggawa ng semiconductor, kung mayroon kang anumang mga katanungan o kailangan ng mga karagdagang detalye, mangyaring huwag mag-atubiling makipag-ugnayan sa amin.

Makipag-ugnayan sa telepono: +86-13567891907

Email: sales@semicorex.com