Introduction au carbure de silicium inférieur sans pression
Carbure de silicium fritté sans pression (PS-Sic) est un appareil performant matériau céramique réputé pour sa mécanique exceptionnelle, thermique, et propriétés chimiques. Contrairement au Sic lié à la réaction ou à chaud, PS-SIC atteint la densification sans pression externe, le rendre rentable et adaptable aux formes complexes. Les caractéristiques clés comprennent:
- Haute dureté (Dureté de Knoop ~ 2500 kg / mm²)
- Faible densité (3.10–3.18 g / cm³)
- Superior thermal conductivity (jusqu'à 120 W/m·K)
- Excellent corrosion resistance to acids, alcalis, et métaux en fusion.
Ce matériau est largement utilisé dans l'aérospatiale, énergie, et les industries de la défense en raison de son équilibre des performances et de l'abordabilité.
Processus de fabrication des blocs PS-SIC
La production de PS-SIC implique deux mécanismes de frittage primaires: solid-phase and liquid-phase sintering.
Frittage en phase solide
- Aides à frittage: Bore (B) et carbone (C) sont ajoutés aux poudres α / β-SIC.
- B réduit l'énergie limite des grains.
- C réagit avec la surface Sio₂ pour améliorer la réactivité SiO2(s)+3C(s)→High tempSiC(s)+2CO(g).
- Paramètres de traitement:
- Température: 2020–2150 ° C.
- Densité: Jusqu'à 99.5% avec des additifs B₄C-C optimisés.
Frittage en phase liquide
- Aides à frittage: Al₂o₃-y₂o₃ forme une phase liquide à faible point de fusion (Bordereau).
- Avantages:
- Température de frittage inférieure (~ 1850 ° C).
- Microstructure à grains fins pour améliorer la ténacité.
Propriétés et avantages clés
PS-SIC surpasse les autres céramiques dans des mesures critiques:
| Propriété | PS-Sic | SIC lié à la réaction | Alumine |
|---|---|---|---|
| Densité (g/cm³) | 3.10–3.18 | 3.05–3.15 | 3.5 |
| Résistance à la flexion (MPa) | 400–550 | 350–500 | 350 |
| Résistance à la rupture | 4.0–6,4 MPa · M¹ / ² | 4.0–5.0 MPa · M¹ / ² | 2.8–4.5 MPa · M¹ / ² |
| Coût (USD / kg) | 350–400 | 700–800 | 70–80 |
Avantages uniques:
- Flexibilité de forme: Compatible avec une pression à sec, coulée en barbotine, et pressage isostatique froid.
- Stabilité à haute température: Conserve la force jusqu'à 1600 ° C.
Applications dans toutes les industries
UN. Protection balistique
- Utilisé dans des plaques d'armure légères en raison d'un rapport de dureté / densité élevé.
- Conceptions multi-couches (par exemple., SiC + polyéthylène) Améliorer la résistance à l'impact.
B. Composants industriels
- Anneaux et roulements de joint: Résistant à l'usure dans des environnements corrosifs.
- Équipement de semi-conducteur: Sic de haute pureté pour la manipulation des plaquettes.
C. Énergie et environnement
- Échangeurs de chaleur: Résister à des températures extrêmes dans les réacteurs nucléaires.
- Filtres: Pour la purification des métaux fondu.
Les blocs SIC insensés sans pression révolutionnent les industries qui exigent la fiabilité dans des conditions extrêmes. Avec des recherches en cours sur la fabrication additive et les composites hybrides, Ce matériel est prêt à débloquer de nouvelles frontières dans des céramiques avancées.
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