SiC zeramika prestatzeko prozesua

Silizio karburozko zeramikaegiturazko zeramikan gehien erabiltzen diren materialen artean daude. Hedapen termiko nahiko baxua, indar espezifiko handia, eroankortasun termiko eta gogortasun handia, higadura erresistentzia eta korrosioarekiko erresistentzia eta, batez ere, errendimendu ona mantentzeko gaitasuna 1650 °C-ko tenperaturan ere, silizio karburozko zeramika asko erabiltzen da hainbat esparrutan.

Silizio karburoko zeramikarako ohiko sinterizazio metodoak hauek dira: presiorik gabeko sinterizazioa, erreakzio sinterizazioa eta birkristalizazio sinterizazioa.

1. Erreakzioz sinterizatutako SiC (RBSiC)

Erreakzio-sinterizazioak karbono-iturri bat silizio-karburo hautsarekin nahastea dakar, trinko bat osatuz, eta gero silizio likidoa tenperatura altuan trinkoan infiltratu eta karbonoarekin erreakzionatzen uzten du β-SiC sortzeko, dentsifikazioa lortuz. Ia zero uzkurdura erakusten du, eta pieza handi eta konplexuetarako egokia da. Sinterizazio tenperatura baxua eta kostu baxua ere baditu, baina doako silizioak tenperatura altuko errendimendua murrizten du.

Erreakzioz sinterizatutako SiC egiturazko zeramika oso erakargarria da, propietate mekaniko bikainak dituena, hala nola, erresistentzia handia, korrosioarekiko erresistentzia eta oxidazioarekiko erresistentzia. Gainera, sinterizazio-tenperatura baxua, sinterizazio-kostu baxua eta ia forma garbiko formazioa ditu.

Erreakzio-sinterizazio-prozesua erraza da. Karbono-iturri bat eta SiC hautsa nahastea dakar gorputz berde bat prestatzeko, gero, tenperatura altuko indar kapilarren pean, silizio urtua gorputz berde porotsuan infiltratuz. Silizio urtu honek gorputz berdearen barruko karbono iturriarekin erreakzionatzen du β-SiC fase bat eratzeko, zeina aldi berean jatorrizko α-SiC-arekin estu lotzen dena. Gainerako poroak silizio urtuaz betetzen dira, eta, horrela, zeramikazko materialaren dentsifikazioa lortzen da. Sinterizazioan, tamaina murrizten da, ia forma garbia lortuz, beharren arabera forma konplexuak fabrikatzeko aukera emanez. Hori dela eta, zeramikazko hainbat produkturen industria-ekoizpenean oso erabilia da.

Aplikazioei dagokienez, tenperatura altuko labeko altzarien materialak, hodi erradiatzaileak, bero-trukagailuak eta desulfurazio-toberak erreakzioz sinterizatutako silizio-karburoko zeramikazko aplikazio tipikoak dira. Gainera, silizio-karburoaren hedapen termikoaren koefiziente baxua, modulu elastiko handia eta ia forma garbia osatzeko ezaugarriengatik, erreakzio-sinterizatua silizio-karburoa material ezin hobea da espazio-ispiluetarako. Horrez gain, obleen tamaina eta tratamendu termikoaren tenperatura handituz, erreakzio-sinterizatua silizio karburoa pixkanaka kuartzozko beira ordezkatzen ari da. Silizio-fase partziala duten purutasun handiko silizio-karburoa (SiC) osagaiak purutasun handiko silizio-karburoaren hautsa eta purutasun handiko silizioa erabiliz ekoiz daitezke. Osagai hauek oso erabiliak dira hodi elektronikoak eta obleak erdieroaleak fabrikatzeko ekipoetarako euskarrietarako.

2. Presiorik gabeko SiC (SSiC) sinterizatua

Presiorik gabeko sinterizazioa fase solidoan eta fase likidoan banatzen da: fase solidoko sinterizazioak, B/C gehigarriak gehituta, fase solidoko difusio-dentsifikazioa lortzen du tenperatura altuetan, tenperatura altuko errendimendu ona baina alea loditzea lortzen du. Likido-faseko sinterizazioak Al2O3-Y2O3 bezalako gehigarriak erabiltzen ditu fase likidoa osatzeko, tenperatura jaitsiz, ale finagoak eta gogortasun handiagoa lortuz. Teknologia hau kostu baxua da, hainbat forma ahalbidetzen ditu eta doitasuneko egitura-osagaietarako egokia da, hala nola zigilatzeko eraztunak, errodamenduak eta balen aurkako armadurak.

Presiorik gabeko sinterizazioa SiC-rako sinterizazio metodorik itxaropentsuena da. Metodo hau konformazio prozesu ezberdinetara moldagarria da, ekoizpen kostu txikiagoak ditu, ez dago forma edo tamainagatik mugatuta, eta masa-ekoizpenerako sinterizazio metodorik ohikoena eta errazena da.

Presiorik gabeko sinterizazioak oxigeno aztarnak dituen β-SiC-ari boroa eta karbonoa gehitzea eta 2000 ℃ inguruan sinterizatzea dakar atmosfera geldo batean, % 98ko dentsitate teorikoa duen silizio karburozko gorputz sinterizatu bat lortzeko. Metodo honek, oro har, bi ikuspegi ditu: egoera solidoko sinterizazioa eta egoera likidoko sinterizazioa. Presiorik gabeko egoera solidoko silizio karburoak dentsitate eta garbitasun handia erakusten du, eta, bereziki, eroankortasun termiko handiko eta tenperatura altuko indar bikaina ditu, tamaina handiko eta forma konplexuko zeramikazko gailuetan prozesatzea erraztuz.

Presiorik gabeko silizio karburo sinterizatuko produktuak: (a) zeramikazko zigiluak; (b) zeramikazko errodamenduak; c) Balen aurkako plakak

Aplikazioei dagokienez, SiC-aren presiorik gabeko sinterizazioa funtzionatzeko erraza da, nahiko errentagarria eta forma ezberdinetako zeramikazko piezen ekoizpen masiborako egokia da. Oso erabilia da higadura-erresistentzia eta korrosioarekiko zigilatzeko eraztunetan, irristatze-errodamenduetan, etab. Gainera, presiorik gabeko silizio-karburo sinterizatuko zeramika oso erabilia da balen aurkako armadetan, hala nola ibilgailuen eta itsasontzien babeserako, baita kutxa zibilen eta kamioi blindatuetan ere, gogortasun handia, grabitate espezifiko baxua, haustura balistiko onak eta errendimendu baxua xurgatzeko balio dutelako. Balen aurkako armadura-material gisa, erresistentzia bikaina erakusten du hainbat inpaktuekiko, eta bere babes-efektu orokorra silizio karburozko zeramika arruntaren gainetik dago. Zeramikazko babes-armadura arinetan erabiltzen denean, bere haustura-puntua 65 tonatik gora irits daiteke, zeramikazko babes-armadura zilindrikoek baino babes-errendimendu nabarmen hobea erakutsiz, silizio karburozko zeramika arruntak erabiliz.

3. SiC zeramika sinterizatu birkristalizatua (R-SiC)

Rekristalizazio-sinterizazioak SiC partikula lodiak eta finak eta tenperatura altuko tratamendua dakar. Partikula finak lurrundu eta kondentsatzen dira partikula lodien lepoan, zubi-egitura bat osatuz ale-mugaren ezpurutasunik gabe. Produktuak %10-20ko porositatea du, eroankortasun termiko ona eta shock termikoaren erresistentzia, baina indar baxua. Ez du bolumen txikitzerik eta egokia da labe porotsuetarako altzarietarako, etab.

Birkristalizazio-sinterizazio-teknologiak arreta zabala erakarri du, ez duelako sinterizazio-laguntzarik gehitu behar. Birkristalizazio sinterizazioa SiC zeramikazko gailu eskala handiko eta purutasun handikoak prestatzeko metodo ohikoena da. SiC zeramika sinterizatu birkristalizatuen (R-SiC) prestatzeko prozesua honako hau da: partikula tamaina ezberdinetako SiC hauts lodiak eta finak proportzio jakin batean nahasten dira eta hutsune berdeetan prestatzen dira irristagarri galdaketa, moldaketa eta estrusioa bezalako prozesuen bidez. Ondoren, hutsune berdeak 2200 ~ 2450 ℃-ko tenperatura altuan jaurtitzen dira atmosfera geldo batean. Azkenik, partikula finak apurka-apurka lurrundu egiten dira gas-fasean eta kondentsatzen dira partikula lodiekin kontaktu puntuetan, R-SiC zeramika eratuz.

R-SiC tenperatura altuetan sortzen da eta diamantearen bigarren gogortasuna du. SiC-ren propietate bikain asko mantentzen ditu, hala nola, tenperatura altuko erresistentzia, korrosioarekiko erresistentzia handia, oxidazio erresistentzia bikaina eta shock termikoen erresistentzia ona. Hori dela eta, tenperatura altuko labeen altzarietarako, bero-trukagailuetarako edo errekuntza-toberetarako material hautagai ezin hobea da. Eremu aeroespazialean eta militarrean, silizio karburo birkristalizatua ibilgailu aeroespazialen egiturazko osagaiak fabrikatzeko erabiltzen da, hala nola motorrak, isats-hegatsak eta fuselajeak. Bere propietate mekanikoak, korrosioarekiko erresistentzia eta inpaktuarekiko erresistentzia handia direla eta, ibilgailu aeroespazialen errendimendua eta zerbitzu-bizitza asko hobetu ditzake.

Semicorex eskaintza pertsonalizatuakSiC produktuak. Kontsultarik baduzu edo xehetasun gehiago behar badituzu, ez izan zalantzarik eta jarri gurekin harremanetan.
Harremanetarako telefono zenbakia +86-13567891907
Posta elektronikoa: sales@semicorex.com