Einführung in unter Druck stehende Sinter -Silizium -Carbid
Drucklos gesintertes Siliziumkarbid (Ps-sic) ist eine Hochleistungs Keramikmaterial bekannt für seine außergewöhnliche mechanische, Thermal-, und chemischen Eigenschaften. Im Gegensatz zu reaktionsgebundenen oder heißgepressten sic, Ps-sic erreicht die Verdichtung ohne externen Druck, Dadurch kostengünstig und anpassungsfähig an komplexe Formen. Zu den wichtigsten Eigenschaften gehören:
- Hohe Härte (Knoop Härte ~ 2500 kg/mm²)
- Geringe Dichte (3.10–3.18 g/cm³)
- Superior thermal conductivity (bis zu 120 W/m·K)
- Excellent corrosion resistance to acids, Laugen, und geschmolzene Metalle.
Dieses Material wird in der Luft- und Raumfahrt häufig verwendet, Energie, und Verteidigungsindustrie aufgrund ihres Leistungsbilanzs und der Erschwinglichkeit.
Herstellungsprozess von PSIC-Blöcken
Die Produktion von PSIC umfasst zwei primäre Sintermechanismen: solid-phase and liquid-phase sintering.
Festphasensintern
- Sinterhilfen: Bor (B) und Kohlenstoff (C) werden zu α/β-Sic-Pulver hinzugefügt.
- B reduziert die Korngrenzeergie.
- C reagiert mit Oberflächen -SiO₂, um die Reaktivität SiO2 zu verbessern(s)+3C(s)→High tempSiC(s)+2CO(G).
- Prozessparameter:
- Temperatur: 2020–2150 ° C..
- Dichte: Bis zu 99.5% mit optimierten B₄C-C-Additiven.
Flüssigphasensintern
- Sinterhilfen: Al₂o₃-y₂o₃ bildet eine flüssige Phase mit niedriger Meltzepunkte (Yag).
- Vorteile:
- Niedrigere Sintertemperatur (~ 1850 ° C.).
- Feinkörnige Mikrostruktur für verbesserte Zähigkeit.
Schlüsseleigenschaften und Vorteile
PS-sic übertrifft andere Keramik in kritischen Metriken:
| Eigentum | Ps-sic | Reaktionsgebundenes sic | Aluminiumoxid |
|---|---|---|---|
| Dichte (g/cm³) | 3.10–3.18 | 3.05–3.15 | 3.5 |
| Biegerstärke (MPa) | 400–550 | 350–500 | 350 |
| Bruchzähigkeit | 4.0–6,4 MPa · m¹/² | 4.0–5,0 MPa · m¹/² | 2.8–4,5 MPa · m¹/² |
| Kosten (USD/kg) | 350–400 | 700–800 | 70–80 |
Einzigartige Vorteile:
- Formflexibilität: Kompatibel mit trockenem Pressen, Schlickerguss, und kaltes isostatisches Pressen.
- Hochtemperaturstabilität: Behält die Stärke bis zu 1600 ° C.
Anwendungen in Branchen
EIN. Ballistischer Schutz
- Verwendet in leichten Rüstungsplatten aufgrund der hohen Härte zu Dichteverhältnis.
- Mehrschichtige Designs (z.B., SiC + Polyethylen) Verbesserung der Schlagfestigkeit.
B. Industrielle Komponenten
- Siegelringe und -lager: Resistent gegen Verschleiß in korrosiven Umgebungen.
- Halbleiterausrüstung: High-Purity-sic für die Waferhandhabung.
C. Energie und Umwelt
- Wärmetauscher: Extreme Temperaturen bei Kernreaktoren standhalten.
- Filter: Zur Reinigung geschmolzener Metall.
Drucklose Sinter -SIC -Blöcke revolutionieren Branchen, die zu Zuverlässigkeit unter extremen Bedingungen erfordern. Mit fortlaufenden Forschungen zu additiven Fertigung und Hybridverbundwerkstoffen, Dieses Material ist bereit, neue Grenzen in der fortschrittlichen Keramik freizuschalten.
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