كربيد السيليكون (SiC) مسحوق يستخدم على نطاق واسع لعمليات التلبيد غير الضغط, والتي تنطوي على تكثيف جزيئات المسحوق دون تطبيق ضغط خارجي. يتم استخدام تلبيد SiC بدون ضغط بشكل شائع في إنتاج مكونات السيراميك المختلفة, مثل المواد الإنشائية ذات درجة الحرارة العالية, أجزاء مقاومة للاهتراء, والأجهزة الإلكترونية.

يتضمن التلبيد بدون ضغط لمسحوق SiC عادةً الخطوات التالية:

تحضير مسحوق

يتم الحصول على مسحوق SiC من خلال طرق التوليف المختلفة, مثل عملية أتشيسون أو ترسيب البخار الكيميائي (CVD). يتم تمييز المسحوق بعناية من حيث حجم الجسيمات, نقاء, وغيرها من الخصائص لضمان سلوك التلبيد المناسب.

معالجة المسحوق

يتم خلط مسحوق SiC مع مساعدات التلبيد أو المواد المضافة, مثل البورون, كربون, أو مركبات الألومنيوم, مما يسهل التكثيف ويعزز الخصائص النهائية للمادة الملبدة. ثم يتم تشكيل خليط المسحوق بالشكل المطلوب, غالبًا ما تستخدم تقنيات مثل الضغط الجاف أو الصب المنزلق.

تلبيد مسبق

يتم تسخين شكل SiC المدمج إلى درجة حرارة معتدلة (عادة حوالي 1000-1200 درجة مئوية) في جو خامل أو مختزل. تقوم هذه الخطوة بإزالة أي مواد رابطة أو مذيبات عضوية متبقية وتوفر ترابطًا أوليًا للجسيمات.

تكلس

يتم بعد ذلك تسخين المادة المدمجة الملبدة مسبقًا إلى درجات حرارة أعلى, تتراوح عادة من 1800 درجة مئوية إلى 2200 درجة مئوية, اعتمادا على الخصائص المطلوبة والبنية المجهرية. تعمل درجات الحرارة المرتفعة على تعزيز انتشار الحالة الصلبة وتكثيف جزيئات SiC, مما يؤدي إلى مادة سيراميك كثيفة وقوية.

المعالجة البعدية

بعد التلبد, قد يخضع مكون SiC لخطوات معالجة إضافية, مثل الآلات, طحن, أو المعالجة السطحية, اعتمادا على التطبيق المقصود.
يوفر التلبيد بدون ضغط لمسحوق SiC العديد من المزايا, بما في ذلك القدرة على إنتاج الأشكال المعقدة, مواد عالية النقاء, والتحكم الجيد في الأبعاد. لكن, كما أنه يقدم تحديات, مثل الحاجة إلى درجات حرارة تلبد عالية, إمكانية نمو الحبوب والخشونة المجهرية, وإدارة إضافات التلبيد لتحقيق الخصائص المطلوبة.

اختيار خصائص مسحوق SiC, إضافات التلبيد, ومعالجة المعلمات أمر بالغ الأهمية للحصول على جودة عالية, سيراميك SiC كثيف بالميكانيكية المطلوبة, الحرارية, والخصائص الكهربائية لتطبيقات محددة.