Εξαιρετικές ιδιότητες και μέθοδοι πυροσυσσωμάτωσης κεραμικών καρβιδίου του πυριτίου

Το κεραμικό καρβίδιο του πυριτίου βασίζεται σε πρώτες ύλες καρβιδίου του πυριτίου μέσω μιας ποικιλίας διεργασιών που αποτελούνται από ένα ειδικό κεραμικό, η ακόλουθη κατανόηση των εξαιρετικών χαρακτηριστικών των κεραμικών καρβιδίου του πυριτίου.
Τα κεραμικά καρβιδίου του πυριτίου είναι κυρίως αντίσταση στην οξείδωση, ηλεκτρική αγωγιμότητα, υψηλή σκληρότητα, υψηλή θερμική αγωγιμότητα και ούτω καθεξής.
(1) αντίσταση στην οξείδωση του κεραμικού καρβιδίου του πυριτίου σε 800-1140 βαθμούς όταν η αντίσταση στην οξείδωση είναι φτωχή, σε 1140-1600 βαθμούς όταν η αντίσταση στην οξείδωση είναι πολύ καλή, υψηλότερη από 1750 βαθμούς, το φιλμ οξειδίου καταστρέφεται, η αντίσταση στην οξείδωση μειώνεται απότομα.
(2) αγωγιμότητα Το καθαρό καρβίδιο του πυριτίου είναι ένας ηλεκτρικός μονωτής, αλλά τα κεραμικά καρβιδίου του πυριτίου περιέχουν μια ποικιλία προσμίξεων, έτσι ώστε να έχει κάποιες αγώγιμες ιδιότητες.
(3) Υψηλή σκληρότητα Οι ιδιότητες σκληρότητας του sic κεραμικού, καθορίζονται από το ίδιο το καρβίδιο του πυριτίου, με την αύξηση της θερμοκρασίας, η σκληρότητα των κεραμικών καρβιδίου πυριτίου δεν μειώνεται.
(4) Θερμική αγωγιμότητα Σε θερμοκρασία δωματίου, η θερμική αγωγιμότητα του sic κεραμικού είναι αρκετά υψηλή.

Η αντίδραση καρβιδίου του πυριτίου που συνδέεται με την αντίδραση είχε ερευνηθεί με επιτυχία στις Ηνωμένες Πολιτείες νωρίτερα. Η διαδικασία πυροσυσσωμάτωσης αντίδρασης έχει ως εξής: πρώτα αναμειγνύεται σκόνη α-SiC και σκόνη γραφίτη σε αναλογία και στη συνέχεια κατασκευάζεται πορώδες τεμάχιο με ξηρή συμπίεση, εξώθηση ή έγχυση πολτού. Σε επαφή με υγρό Si σε υψηλή θερμοκρασία, το C στο τεμάχιο αντιδρά με το διηθημένο Si για να δημιουργήσει β-SiC, το οποίο συνδυάζεται με α-SiC και η περίσσεια Si γεμίζει τους πόρους, αποκτώντας έτσι ένα μη πορώδες και πυκνό σώμα πυροσυσσωμάτωσης αντίδρασης. Το πυροσυσσωματωμένο με αντίδραση SiC περιέχει συνήθως 8% ελεύθερο Si, επομένως, προκειμένου να εξασφαλιστεί η πλήρης διείσδυση του Si, το τεμάχιο πρέπει να έχει επαρκές πορώδες. Η κατάλληλη πυκνότητα του τεμαχίου επιτυγχάνεται γενικά μέσω της ρύθμισης της περιεκτικότητας σε α-SiC και C στο αρχικό μίγμα, της διαβάθμισης του μεγέθους των σωματιδίων του α-SiC, του σχήματος και του μεγέθους των σωματιδίων του C και της πίεσης μορφοποίησης.

Πειράματα έχουν δείξει ότι τα κεραμικά SiC που πυροσυσσωματώνονται με πυροσυσσωμάτωση χωρίς πίεση, πυροσυσσωμάτωση υπό θερμή πίεση, πυροσυσσωμάτωση υπό θερμή ισοστατική πίεση και πυροσυσσωμάτωση με αντίδραση έχουν διαφορετικά χαρακτηριστικά απόδοσης. Για παράδειγμα, όσον αφορά την πυκνότητα πυροσυσσωμάτωσης και την αντοχή σε κάμψη, τα κεραμικά SiC που πυροσυσσωματώνονται με θερμή πίεση και με θερμή ισοστατική πυροσυσσωμάτωση είναι σχετικά υψηλά και το καρβίδιο του πυριτίου που συνδέεται με αντίδραση είναι σχετικά χαμηλό. Από την άλλη πλευρά, οι μηχανικές ιδιότητες των κεραμικών SiC ποικίλλουν επίσης ανάλογα με τα πρόσθετα πυροσυσσωμάτωσης. Τα μη υπό πίεση πυροσυσσωματωμένα, τα θερμοστατικά πυροσυσσωματωμένα και τα πυροσυσσωματωμένα με αντίδραση κεραμικά SiC έχουν καλή αντοχή σε ισχυρά οξέα και βάσεις, αλλά τα πυροσυσσωματωμένα με αντίδραση κεραμικά SiC έχουν κακή αντοχή σε υπέρ-ισχυρά οξέα όπως το HF. Όσον αφορά τη σύγκριση της αντοχής σε υψηλές θερμοκρασίες, όταν η θερμοκρασία είναι χαμηλότερη από 900°C, η αντοχή σχεδόν όλων των κεραμικών SiC αυξάνεται- όταν η θερμοκρασία υπερβαίνει τους 1400°C, η αντοχή σε κάμψη των κεραμικών SiC που έχουν υποστεί πυροσυσσωμάτωση αντίδρασης μειώνεται απότομα. (Αυτό οφείλεται στο ότι το πυροσυσσωματωμένο σώμα περιέχει μια ορισμένη ποσότητα ελεύθερου Si, όταν υπερβαίνει μια ορισμένη θερμοκρασία η αντοχή σε κάμψη μειώνεται απότομα λόγω) για την πυροσυσσωμάτωση χωρίς πίεση και τη θερμή ισοστατική πυροσυσσωμάτωση υπό πίεση των κεραμικών SiC, η αντοχή τους σε υψηλές θερμοκρασίες επηρεάζεται κυρίως από τον τύπο των προσθέτων.