Nguyên liệu có độ bền nén nhiệt độ cao tốt trong gốm silicon carbide
Thời gian phát hành:
2022-11-09
Gốm Silicon Carbide Tổng quan ngành công nghiệp
(1) Định nghĩa về Gốm Silicon Carbide
Gốm silicon carbide là sản phẩm gốm dựa trên silicon carbide (SiC) làm thành phần chính. Gốm silicon carbide không chỉ có các tính chất vật lý tốt ở nhiệt độ phòng, chẳng hạn như độ bền kéo, khả năng chống oxy hóa, khả năng chống ăn mòn, khả năng chống mài mòn và khả năng chống ma sát tương đối thấp, mà các tính chất vật lý ở nhiệt độ cao cũng lý tưởng trong số các loại gốm cấu trúc đã biết. Các sản phẩm gốm silicon carbide được sản xuất bằng các quy trình như ép nóng, nung kết không áp suất và ép đẳng tĩnh nóng giữ được độ bền ép nóng cao tới 1600 ℃, thể hiện độ bền nén cao ở nhiệt độ cao tốt nhất trong tất cả các loại gốm cấu trúc. Chúng được sử dụng rộng rãi trong thiết bị hóa dầu, thiết bị luyện kim, hàng không vũ trụ, vi điện tử, xe cộ, thép, sản xuất giấy, laser và các ứng dụng công nghiệp khác.
(2) Quy trình nung kết Gốm Silicon Carbide
Gốm Silicon Carbide Nguyên liệu chính là bột silicon carbide. Silicon carbide về cơ bản không tồn tại trên Trái đất, chỉ được tìm thấy trong thiên thạch ở một mức độ nhất định. Do đó, bột silicon carbide được sử dụng trong công nghiệp đều do con người tạo ra. Hiện nay, các phương pháp chính để sản xuất bột silicon carbide bao gồm phương pháp Acheson, phương pháp hóa học, phương pháp phân hủy nhiệt và phương pháp pha ngược. Phương pháp Acheson là một phương pháp tổng hợp được sử dụng rộng rãi trong công nghiệp, sử dụng điện để đốt nóng hỗn hợp cát thạch anh và than cốc lên khoảng 2500 ℃ để phản ứng ở nhiệt độ cao tạo ra SiC. Vì cát thạch anh và than cốc thường chứa các tạp chất như nhôm và sắt nên một lượng nhỏ tạp chất được hòa tan trong SiC thu được. Sản phẩm có ít tạp chất hơn có màu xanh lục, trong khi sản phẩm có nhiều tạp chất hơn có màu đen.
SiC là một chất ổn định liên kết hóa học điển hình. Kết hợp với độ khuếch tán nhiệt thấp, rất khó để đạt được độ đặc chắc thông qua các phương pháp nung kết thông thường. Nó yêu cầu bổ sung các chất biến đổi nung kết để giảm năng lượng bề mặt và tăng diện tích bề mặt, và việc áp dụng các quy trình mới để thu được gốm silicon carbide có mật độ cao. Theo quy trình nung kết, gốm silicon carbide có thể được chia thành gốm silicon carbide tái kết tinh, gốm silicon carbide liên kết phản ứng, gốm silicon carbide nung kết không áp suất (áp suất tự nhiên), gốm silicon carbide ép nóng và gốm silicon carbide ép đẳng tĩnh nóng ở nhiệt độ cao.
Liên kết phản ứng Gốm Silicon Carbide
Quá trình của liên kết phản ứng silicon carbide là trộn bột α-SiC và than chì dạng vảy theo một tỷ lệ nhất định, sau đó tạo thành một khối xốp bằng cách ép khô, ép đùn hoặc đúc nhão. Ở nhiệt độ cao, nó tiếp xúc với silicon lỏng. Cacbon trong khối phản ứng với silicon thấm vào để tạo thành β-SiC, được liên kết chặt chẽ với α-SiC. Silicon dư thừa lấp đầy các lỗ rỗng để thu được một vật thể liên kết phản ứng đặc chắc, không có lỗ rỗng. SiC liên kết phản ứng thường chứa 8% silicon phân tán. Do đó, để đảm bảo sự thấm silicon hoàn toàn, vật thể xanh cần có độ xốp đủ. Điều này thường đạt được bằng cách điều chỉnh thành phần α-SiC và cacbon trong hỗn hợp ban đầu, phân bố kích thước hạt của α-SiC, hình dạng và phân bố kích thước hạt của cacbon và áp suất tạo hình để thu được mật độ tương đối phù hợp của vật thể xanh.
Tiếp theo
Tiếp theo
