لماذا تختار التلبيد بدون ضغط لتحضير سيراميك SiC؟

سيراميك كربيد السيليكون (SiC).، المعروفة بصلابتها العالية، وقوتها العالية، ومقاومتها لدرجات الحرارة العالية، ومقاومة التآكل، تجد تطبيقات واسعة النطاق في صناعات الطيران والبتروكيماويات والدوائر المتكاملة. ونظرًا لأن معظم منتجات SiC عبارة عن عناصر ذات قيمة مضافة عالية، فإن إمكانات السوق كبيرة، وتحظى باهتمام كبير من مختلف البلدان وتصبح نقطة محورية لأبحاث علوم المواد. ومع ذلك، فإن درجة حرارة التوليف العالية جدًا وصعوبة تحقيق التلبيد الكثيف لسيراميك SiC قد حدت من تطورها. تعتبر عملية التلبيد أمرًا بالغ الأهمية بالنسبة لسيراميك SiC.

كيف يمكن مقارنة طرق التلبيد: تلبيد التفاعل مقابل التلبيد بدون ضغط؟

يُظهر SiC، كمركب ذو روابط تساهمية قوية، معدلات انتشار منخفضة أثناء التلبيد نظرًا لخصائصه الهيكلية التي توفر صلابة عالية، وقوة عالية، ونقطة انصهار عالية، ومقاومة للتآكل. وهذا يتطلب استخدام إضافات التلبيد والضغط الخارجي لتحقيق التكثيف. في الوقت الحالي، شهد كل من تلبيد التفاعل والتلبيد بدون ضغط لـ SiC تقدمًا كبيرًا في البحث والتطبيقات الصناعية.

عملية تلبيد رد الفعل لسيراميك سيكهي تقنية تلبيد على شكل قريب من الشبكة، وتتميز بأقل قدر من الانكماش وتغيير الحجم أثناء التلبيد. إنها توفر مزايا مثل درجات حرارة التلبيد المنخفضة، وهياكل المنتجات الكثيفة، وتكاليف الإنتاج المنخفضة، مما يجعلها مناسبة لتحضير منتجات سيراميك SiC الكبيرة والمعقدة الشكل. ومع ذلك، فإن العملية لها عيوب، بما في ذلك الإعداد الأولي المعقد للجسم الأخضر والتلوث المحتمل من المنتجات الثانوية. بالإضافة إلى ذلك، فإن نطاق درجة حرارة التشغيل متكلس التفاعلسيراميك سيكيقتصر على محتوى Si المجاني؛ فوق 1400 درجة مئوية، تنخفض قوة المادة بسرعة بسبب ذوبان Si الحر.

الهياكل المجهرية النموذجية لسيراميك SiC الملبدة في درجات حرارة مختلفة

تعتبر تقنية التلبيد بدون ضغط لـ SiC راسخة، مع فوائد تشمل القدرة على استخدام عمليات تشكيل مختلفة، والتغلب على القيود المفروضة على شكل المنتج وحجمه، وتحقيق قوة وصلابة عالية مع الإضافات المناسبة. علاوة على ذلك، فإن التلبيد بدون ضغط بسيط ومناسب للإنتاج الضخم لمكونات السيراميك بأشكال مختلفة. ومع ذلك، فهو أكثر تكلفة من كربيد السيليكون الملبد بالتفاعل بسبب ارتفاع تكلفة مسحوق كربيد السيليكون المستخدم.

يشمل التلبيد بدون ضغط بشكل أساسي تلبيد الطور الصلب والتلبيد بالطور السائل. بالمقارنة مع SiC الملبد عديم الضغط في الطور الصلب، يُظهر SiC الملبد بالتفاعل أداءً ضعيفًا في درجات الحرارة العالية، خاصة مع قوة الانثناءسيراميك سيكتنخفض بشكل حاد فوق 1400 درجة مئوية، وتكون مقاومتها ضعيفة للأحماض والقواعد القوية. على العكس من ذلك، متكلس المرحلة الصلبة عديمة الضغطسيراميك سيكتظهر خواص ميكانيكية فائقة عند درجات الحرارة المرتفعة ومقاومة أفضل للتآكل في الأحماض والقواعد القوية.

تكنولوجيا تصنيع كربيد السيليكون المرتبط بالتفاعل

ما هي التطورات البحثية في تكنولوجيا التلبيد بدون ضغط؟

تلبيد المرحلة الصلبة: تلبيد المرحلة الصلبةسيراميك سيكيتضمن درجات حرارة عالية ولكنه يؤدي إلى خصائص فيزيائية وكيميائية مستقرة، وخاصة الحفاظ على القوة عند درجات الحرارة المرتفعة، مما يوفر قيمة تطبيقية فريدة. من خلال إضافة البورون (B) والكربون © إلى SiC، يحتل البورون حدود حبيبات SiC، ويستبدل الكربون جزئيًا في SiC لتشكيل محلول صلب، بينما يتفاعل الكربون مع SiO2 السطحي وشوائب Si في SiC. تعمل هذه التفاعلات على تقليل طاقة حدود الحبوب وزيادة الطاقة السطحية، وبالتالي تعزيز القوة الدافعة للتلبيد وتعزيز التكثيف. منذ التسعينيات، تم تطبيق استخدام B وC كمواد مضافة للتلبيد بدون ضغط لـ SiC على نطاق واسع في مختلف المجالات الصناعية. الميزة الرئيسية هي عدم وجود مرحلة ثانية أو مرحلة زجاجية عند حدود الحبوب، مما يؤدي إلى حدود حبوب نظيفة وأداء ممتاز في درجات الحرارة العالية، ومستقر حتى 1600 درجة مئوية. العيب هو عدم تحقيق التكثيف الكامل، مع إغلاق بعض المسام في زوايا الحبوب، ويمكن أن تؤدي درجات الحرارة المرتفعة إلى نمو الحبوب.

تلبيد الطور السائل: في تلبيد الطور السائل، تتم عادةً إضافة مساعدات التلبيد بنسب صغيرة، وقد يحتفظ الطور الحبيبي الناتج بأكاسيد كبيرة بعد التلبد. وبالتالي، فإن كربيد السيليكون الملبد في الطور السائل يميل إلى الكسر على طول حدود الحبوب، مما يوفر قوة عالية وصلابة للكسر. بالمقارنة مع تلبيد الطور الصلب، فإن الطور السائل المتكون أثناء التلبيد يخفض درجة حرارة التلبيد بشكل فعال. كان نظام Al2O3-Y2O3 واحدًا من أقدم الأنظمة وأكثرها جاذبية التي تمت دراستها لتلبد الطور السائل.سيراميك سيك. يتيح هذا النظام التكثيف عند درجات حرارة منخفضة نسبيًا. على سبيل المثال، يؤدي تضمين العينات في طبقة مسحوق تحتوي على Al2O3 وY2O3 وMgO إلى تسهيل تكوين الطور السائل من خلال التفاعلات بين MgO وSiO2 السطحي على جزيئات SiC، مما يعزز التكثيف من خلال إعادة ترتيب الجسيمات وتكرار الذوبان. بالإضافة إلى ذلك، يتم استخدام Al2O3 وY2O3 وCaO كإضافات للتلبيد بدون ضغط لـ SiC مما يؤدي إلى تكوين أطوار Al5Y3O12 في المادة؛ مع زيادة محتوى CaO، تظهر مراحل أكسيد CaY2O4، مما يشكل مسارات اختراق سريعة عند حدود الحبوب ويحسن قابلية التلبيد للمادة.

كيف تعمل المواد المضافة على تحسين عملية التلبيد بدون ضغطسيراميك سيك?

يمكن أن تزيد المواد المضافة من تكثيف الملبدة عديمة الضغطسيراميك سيك، خفض درجة حرارة التلبيد، وتغيير البنية المجهرية، وتحسين الخواص الميكانيكية. لقد تطورت الأبحاث المتعلقة بالأنظمة المضافة من الأنظمة ذات المكون الواحد إلى الأنظمة متعددة المكونات، حيث يلعب كل مكون دورًا فريدًا في تعزيزسيراميك كربيد السيليكونأداء. ومع ذلك، فإن إدخال المواد المضافة له أيضًا جوانب سلبية، مثل التفاعلات بين المواد المضافة وSiC التي تنتج منتجات ثانوية غازية مثل Al2O وCO، مما يزيد من مسامية المواد. سيكون تقليل المسامية وتخفيف آثار فقدان الوزن للمواد المضافة من مجالات البحث الرئيسية لتلبد الطور السائل في المستقبل.سيراميك سيك.**

نحن في Semicorex متخصصون فيسيراميك سيكومواد السيراميك الأخرى المستخدمة في تصنيع أشباه الموصلات، إذا كانت لديك أي استفسارات أو كنت بحاجة إلى تفاصيل إضافية، فلا تتردد في الاتصال بنا.

هاتف الاتصال: +86-13567891907

البريد الإلكتروني: sales@semicorex.com