چرا زینترینگ بدون فشار را برای تهیه سرامیک SiC انتخاب کنید؟

سرامیک کاربید سیلیکون (SiC).که به دلیل سختی بالا، استحکام بالا، مقاومت در برابر دمای بالا و مقاومت در برابر خوردگی شناخته شده است، کاربردهای گسترده ای در صنایع هوافضا، پتروشیمی و مدار مجتمع پیدا می کند. با توجه به اینکه بیشتر محصولات SiC اقلامی با ارزش افزوده بالا هستند، پتانسیل بازار قابل توجه است و توجه قابل توجهی را از کشورهای مختلف به خود جلب کرده و به نقطه کانونی تحقیقات علم مواد تبدیل شده است. با این حال، دمای سنتز فوق العاده بالا و دشواری دستیابی به تف جوشی متراکم سرامیک های SiC، توسعه آنها را محدود کرده است. فرآیند تف جوشی برای سرامیک های SiC بسیار مهم است.

روش های تف جوشی چگونه مقایسه می شوند: تف جوشی واکنشی در مقابل پخت بدون فشار؟

SiC، به عنوان یک ترکیب با پیوندهای کووالانسی قوی، به دلیل ویژگی‌های ساختاری خود که سختی بالا، استحکام بالا، نقطه ذوب بالا و مقاومت در برابر خوردگی را ارائه می‌دهد، نرخ انتشار پایینی را در طول پخت نشان می‌دهد. این امر نیاز به استفاده از مواد افزودنی تف جوشی و فشار خارجی برای دستیابی به چگالی دارد. در حال حاضر، هم تف جوشی واکنشی و هم پخت بدون فشار SiC پیشرفت های چشمگیری در تحقیقات و کاربردهای صنعتی داشته است.

فرآیند پخت واکنش برایسرامیک SiCیک روش پخت نزدیک به شبکه است که با حداقل انقباض و تغییرات اندازه در طول پخت مشخص می شود. مزایایی مانند دمای پخت پایین، ساختار محصول متراکم و هزینه های تولید پایین را ارائه می دهد که آن را برای تهیه محصولات سرامیکی SiC با شکل پیچیده و بزرگ مناسب می کند. با این حال، این فرآیند دارای معایبی است، از جمله آماده سازی اولیه پیچیده بدن سبز و آلودگی بالقوه از محصولات جانبی. علاوه بر این، محدوده دمای عملیاتی واکنش تف جوشی شده استسرامیک SiCتوسط محتوای رایگان Si محدود شده است. بالاتر از 1400 درجه سانتیگراد، استحکام مواد به سرعت به دلیل ذوب Si آزاد کاهش می یابد.

ریزساختارهای معمولی سرامیک های SiC که در دماهای مختلف پخته شده اند

فناوری پخت بدون فشار برای SiC با مزایایی از جمله توانایی استفاده از فرآیندهای مختلف شکل‌دهی، غلبه بر محدودیت‌های شکل و اندازه محصول، و دستیابی به استحکام و چقرمگی بالا با افزودنی‌های مناسب، به خوبی تثبیت شده است. علاوه بر این، تف جوشی بدون فشار ساده و مناسب برای تولید انبوه قطعات سرامیکی در اشکال مختلف است. با این حال، به دلیل هزینه بالاتر پودر SiC مورد استفاده، گرانتر از SiC متخلخل با واکنش است.

تف جوشی بدون فشار عمدتاً شامل پخت فاز جامد و فاز مایع است. در مقایسه با SiC متخلخل بدون فشار فاز جامد، SiC متخلخل با واکنش عملکرد ضعیفی در دمای بالا نشان می‌دهد، به ویژه به دلیل استحکام خمشیسرامیک SiCبه شدت بالاتر از 1400 درجه سانتیگراد کاهش می یابد و در برابر اسیدها و بازهای قوی مقاومت ضعیفی دارند. برعکس، فاز جامد بدون فشار زینتر شدسرامیک SiCخواص مکانیکی برتر در دماهای بالا و مقاومت در برابر خوردگی بهتر در اسیدها و بازهای قوی نشان می دهد.

فناوری برای ساخت SiC با پیوند با واکنش

پیشرفت های تحقیقاتی در فناوری زینترینگ بدون فشار چیست؟

زینترینگ فاز جامد: تف جوشی فاز جامدسرامیک SiCشامل دماهای بالا است، اما منجر به خواص فیزیکی و شیمیایی پایدار، به ویژه حفظ استحکام در دماهای بالا، ارزش کاربردی منحصر به فرد می شود. با افزودن بور (B) و کربن © به SiC، بور مرزهای دانه SiC را اشغال می کند، تا حدی کربن را در SiC جایگزین می کند تا یک محلول جامد تشکیل دهد، در حالی که کربن با SiO2 سطح و ناخالصی Si در SiC واکنش می دهد. این واکنش‌ها انرژی مرزی دانه را کاهش می‌دهند و انرژی سطحی را افزایش می‌دهند، در نتیجه نیروی محرکه تف جوشی و تراکم را افزایش می‌دهند. از دهه 1990، استفاده از B و C به عنوان مواد افزودنی برای پخت بدون فشار SiC به طور گسترده در زمینه های مختلف صنعتی استفاده شده است. مزیت اصلی عدم وجود فاز دوم یا فاز شیشه ای در مرزهای دانه است که در نتیجه مرز دانه تمیز و عملکرد عالی در دمای بالا، پایدار تا 1600 درجه سانتیگراد است. اشکال این است که چگالی کامل حاصل نمی شود، با وجود برخی از منافذ بسته در گوشه های دانه، و دمای بالا می تواند منجر به رشد دانه شود.

تف جوشی فاز مایع: در زینترینگ فاز مایع، مواد کمکی تف جوشی معمولاً در درصدهای کمی اضافه می شوند و فاز بین دانه ای حاصل ممکن است اکسیدهای قابل توجهی را پس از تف جوشی حفظ کند. در نتیجه، SiC متخلخل فاز مایع تمایل به شکستن در امتداد مرزهای دانه دارد که استحکام و چقرمگی شکست بالایی را ارائه می‌دهد. در مقایسه با زینترینگ فاز جامد، فاز مایع تشکیل شده در حین تف جوشی به طور موثر دمای پخت را کاهش می دهد. سیستم Al2O3-Y2O3 یکی از اولین و جذاب ترین سیستم های مورد مطالعه برای تف جوشی فاز مایع بود.سرامیک SiC. این سیستم تراکم را در دماهای نسبتاً پایین امکان پذیر می کند. به عنوان مثال، قرار دادن نمونه‌ها در بستر پودری حاوی Al2O3، Y2O3 و MgO تشکیل فاز مایع را از طریق واکنش‌های بین MgO و سطح SiO2 روی ذرات SiC تسهیل می‌کند و تراکم را از طریق بازآرایی ذرات و رسوب مذاب افزایش می‌دهد. علاوه بر این، Al2O3، Y2O3 و CaO به عنوان مواد افزودنی برای تف جوشی بدون فشار SiC منجر به تشکیل فازهای Al5Y3O12 در مواد می شود. با افزایش محتوای CaO، فازهای اکسید CaY2O4 ظاهر می شوند و مسیرهای نفوذ سریع در مرزهای دانه را تشکیل می دهند و پخت پذیری مواد را بهبود می بخشند.

چگونه افزودنی ها زینترینگ بدون فشار را افزایش می دهند؟سرامیک SiC?

افزودنی ها می توانند تراکم زینتر بدون فشار را افزایش دهندسرامیک SiC، دمای تف جوشی را کاهش داده، ریزساختار را تغییر داده و خواص مکانیکی را بهبود می بخشد. تحقیقات در مورد سیستم های افزودنی از سیستم های تک جزئی به سیستم های چند جزئی تکامل یافته است که هر جزء نقش منحصر به فردی را در افزایشسرامیک SiCعملکرد با این حال، معرفی مواد افزودنی دارای جنبه‌های منفی نیز است، مانند واکنش‌های بین افزودنی‌ها و SiC که محصولات فرعی گازی مانند Al2O و CO را تولید می‌کند و تخلخل مواد را افزایش می‌دهد. کاهش تخلخل و کاهش اثرات کاهش وزن مواد افزودنی، زمینه های تحقیقاتی کلیدی برای پخت فاز مایع در آینده خواهد بود.سرامیک SiC.**

ما در Semicorex در این زمینه تخصص داریمسرامیک SiCو سایر مواد سرامیکی مورد استفاده در تولید نیمه هادی، اگر سؤالی دارید یا به جزئیات بیشتری نیاز دارید، لطفاً در تماس با ما دریغ نکنید.

تلفن تماس: +86-13567891907

ایمیل: sales@semicorex.com