Nguyên tắc sản xuất silicon carbide tái kết tinh
Thời gian phát hành:
2023-03-02
Cacbon silic siêu tinh thể Nguyên tắc sản xuất
Cacbon silic siêu tinh thể ( R-SiC ) là vật liệu cacbon silic không có pha chất kết dính. Hiệu suất nhiệt độ cao tuyệt vời của nó có liên quan chặt chẽ đến cơ chế tổng hợp của nó.
Cacbon silic siêu tinh thể Phương pháp chế tạo vật liệu như sau: Sử dụng hai cấp độ kích thước hạt khác nhau (thô và mịn) của cacbon silic độ tinh khiết cao làm nguyên liệu, thêm một lượng chất kết dính tạm thời thích hợp (không có chất phụ gia thiêu kết), trộn đều chúng theo một tỷ lệ nhất định, sau đó tạo hình bằng cách đúc huyền phù hoặc đúc gel. Ở nhiệt độ cao ( 2200-2450 ℃) và trong điều kiện bảo vệ khí quyển, quá trình bay hơi, ngưng tụ và tái kết tinh xảy ra, và các hạt cùng tồn tại tại các điểm tiếp xúc của hạt để tạo thành một khối thiêu kết. Do đó, cacbon silic siêu tinh thể không bị co rút và không có pha lỏng trong quá trình thiêu kết, và tạo thành một cấu trúc bộ khung mạng lưới xốp và liên kết. Vì các phân tử cacbon silic chỉ có thể tạo ra một lượng nhỏ các phân tử khí, cần lưu ý rằng "sự bay hơi" ở đây không phải là sự bay hơi đơn giản của cacbon silic, mà là sự phân hủy cacbon silic trong sự hiện diện của silic điôxít. Khi các hạt mịn chiếm không gian giữa các hạt thô, chúng sẽ bị phân hủy trong quá trình nung và sau đó kết tụ và lắng đọng tại các điểm tiếp xúc của các hạt lớn để tạo thành một lớp ranh giới hạt mới, nhờ đó tăng cường cấu trúc vi mô. Khi các hạt mịn biến mất hoàn toàn và để lại các lỗ rỗng, quá trình thiêu kết hoàn tất.
Cấu trúc và tính chất của cacbon silic siêu tinh thể khác đáng kể so với cacbon silic liên kết phản ứng, cacbon silic thiêu kết không áp suất và cacbon silic tự liên kết. Người ta thấy rằng cacbon silic siêu tinh thể không bị co rút trong quá trình thiêu kết, do đó bên trong lỏng lẻo và có nhiều lỗ rỗng. Mặc dù điều này dẫn đến khả năng bị ảnh hưởng bởi nhiệt độ cao, nhưng nó sẽ tăng lên ở một mức độ nhất định khi nhiệt độ tăng lên. Ví dụ, độ bền uốn của cacbon silic siêu tinh thể ở 1400 ℃ sẽ cao hơn ở nhiệt độ phòng 15~20% 。
So với các vật liệu cacbon silic khác, Cacbon silic siêu tinh thể có giao diện tương đối tinh khiết, và độ dẫn nhiệt của nó 5 lần cao hơn so với vật liệu chịu lửa cacbon silic thông thường, với hệ số giãn nở nhiệt thấp hơn, do đó cacbon silic siêu tinh thể có khả năng chịu sốc nhiệt cao hơn, có thể chịu được làm lạnh nhanh và sốc nhiệt, và làm giảm tích trữ nhiệt; do độ tinh khiết cao, không có pha liên kết hợp chất trung gian và khả năng chống oxy hóa mạnh, tuổi thọ có thể được cải thiện đáng kể. Cacbon silic siêu tinh thể có cấu trúc không co rút và xốp, làm suy yếu khả năng chống oxy hóa và tính chất cơ học của nó. Do đó, làm thế nào để tận dụng cấu trúc xốp để cải thiện khả năng chống oxy hóa và tính chất cơ học của nó để đạt được chức năng của nó là một chủ đề nghiên cứu quan trọng. Nó chủ yếu được chia thành ba hướng: 1. Đổ đầy cacbon silic vào các khoảng trống giữa các cacbon silic; 2. Đổ đầy các vật liệu khác vào các khoảng trống giữa cacbon silic để chế tạo vật liệu composite; 3. Chế tạo gốm xốp thông qua thiết kế cấu trúc xốp.
Hiện nay, công nghệ chế tạo nhiệt phân ngấm khá trưởng thành, nhưng giá thành cao và khó mua tiền chất là những lý do chính hạn chế việc ứng dụng nhiệt phân ngấm. Phương pháp nhiệt phân ngấm yêu cầu tiền chất polycarbosilane được ngấm vào cacbon silic. Hiện nay, polycarbosilane được sản xuất rất ít ở Trung Quốc, chủ yếu do Đại học Kỹ thuật Quốc phòng sản xuất, và không được bán ra bên ngoài, nên rất khó để phổ biến. Tuy nhiên, các doanh nghiệp tư nhân ở Trung Quốc đã nghiên cứu gốm tiền chất lỏng. Ước tính sau khi sản xuất hàng loạt thành công, giá tiền chất sẽ giảm xuống một mức độ nhất định, nhờ đó giảm bớt vấn đề chi phí cao của phương pháp nhiệt phân ngấm, và thực hiện việc ứng dụng rộng rãi cacbon silic siêu tinh thể mật độ cao trong các bộ đánh lửa và vật liệu cấu trúc nhiệt độ cao.
