Ceramica de carbură de siliciu legată de reacție (RB - SIC) au apărut ca o clasă de materiale de performanță ridicată, cu o gamă largă de aplicații, de la fabricarea semiconductorilor la procese industriale la temperatură ridicată. În calitate de furnizor principal de ceramică RB - sunt adesea întrebat despre microstructura acestor materiale remarcabile. În această postare pe blog, voi aprofunda detaliile microstructurii ceramice RB - SIC, explicând compoziția, procesul de formare și modul în care contribuie la proprietățile unice ale materialului.
Compoziția RB - ceramică sic
Microstructura ceramicii RB - SiC este compusă în principal din boabe de carbură de siliciu (SIC) și o fază de siliciu (SI). Carbura de siliciu este un compus de siliciu și carbon, cunoscut pentru duritatea sa excepțională, conductivitatea termică ridicată și rezistența chimică excelentă. Cerealele SIC din ceramica Rb - SiC sunt de obicei policristaline, cu diferite structuri de cristal, cum ar fi hexagonal (α - sic) și cubic (β - sic).
Faza de siliciu în ceramica RB - SIC acționează ca un liant, umplând golurile dintre boabele sic. Se formează în timpul procesului de legare a reacției, care este un pas cheie în producerea ceramicii RB - SIC. Cantitatea și distribuția fazei de siliciu au un impact semnificativ asupra proprietăților materialului final.
Procesul de formare a ceramicii RB -
Producția de ceramică RB - SiC implică un proces complex de legare de reacție. De obicei, începe cu un corp verde format dintr -un amestec de pulbere de carbură de siliciu și pulbere de carbon. Acest corp verde este apoi infiltrat cu siliciu topit la temperaturi ridicate (de obicei în jurul anului 1450 - 1650 ° C) într -o atmosferă controlată.
În timpul procesului de infiltrare, siliconul topit reacționează cu carbonul din corpul verde pentru a forma un carbură suplimentară de siliciu în funcție de următoarea reacție:
Si (L) + C (S) → SIC (S)
Aceasta în formarea - situ a SiC la interfața dintre siliconul topit și particulele de carbon are ca rezultat o legătură puternică între boabele SIC și faza de siliciu. Procesul de legare de reacție duce, de asemenea, la o microstructura densă, deoarece siliciul topit umple porii în corpul verde.
Caracteristicile microstructurii
Cereale sic
Cerealele sic din ceramica RB - sic au o dimensiune și o formă caracteristică. Mărimea cerealelor poate varia în funcție de materialele de pornire și de condițiile de procesare. În general, dimensiunile mai mici de cereale sunt asociate cu o rezistență mai mare și o rezistență mai bună la uzură. Forma boabelor sic poate fi unghiulară sau rotunjită, ceea ce afectează și proprietățile mecanice și termice ale materialului.
Orientarea boabelor sic poate influența, de asemenea, anisotropia materialului. În unele cazuri, o orientare preferată a boabelor SIC poate fi obținută prin tehnici specifice de procesare, care pot îmbunătăți anumite proprietăți într -o anumită direcție.
Faza de siliciu
Faza de siliciu în ceramica RB - SIC există în două forme: siliciu liber și carbură de siliciu - eutectic de siliciu. Siliconul liber este excesul de siliciu care rămâne după ce reacția cu carbonul este completă. De obicei este prezent sub formă de buzunare mici sau rețele continue între boabele SIC.
Carbura de siliciu - eutectica de siliciu este un amestec de sic și siliciu care se formează la temperatura eutectică în timpul procesului de răcire. Prezența fazei eutectice poate îmbunătăți duritatea materialului prin furnizarea unui mecanism de deviere a fisurilor.
Pori
Deși procesul de legare de reacție își propune să producă un material dens, unii pori pot fi încă prezenți în microstructura ceramicii RB - SiC. Acești pori pot fi clasificați în pori deschisi și pori închisi. Porii deschisi sunt conectați la suprafața materialului, în timp ce porii închisi sunt izolați în vrac.
Prezența porilor poate avea un impact negativ asupra proprietăților mecanice și termice ale materialului. De exemplu, porii pot acționa ca concentratoare de stres, ceea ce duce la o rezistență redusă și la o susceptibilitate crescută la propagarea fisurilor. Prin urmare, minimizarea porozității este un obiectiv important în producerea de ceramică RB - de înaltă calitate.
Relația dintre microstructură și proprietăți
Microstructura unică a ceramicii RB - SiC dă naștere la o combinație de proprietăți excelente.
Proprietăți mecanice
Duritatea ridicată a boabelor sic și legătura puternică dintre boabele sic și faza de siliciu contribuie la rezistența ridicată și la rezistența la uzură a ceramicii RB. Faza de siliciu poate spori, de asemenea, duritatea materialului prin absorbția energiei în timpul propagărilor fisurilor.
Proprietăți termice
RB - Ceramica SIC are o conductivitate termică ridicată datorită prezenței boabelor SIC, care sunt conductoare de căldură excelente. Faza de siliciu contribuie, de asemenea, la conductivitatea termică prin furnizarea de căi suplimentare de transfer de căldură. Coeficientul de expansiune termică scăzut al ceramicii RB - SiC le face potrivite pentru aplicații în care este necesară stabilitatea termică.
Rezistență chimică
Inerea chimică a SiC și efectul protector al fazei de siliciu fac ca ceramica Rb - SIC să fie extrem de rezistentă la coroziune și oxidare. Acestea pot rezista la medii chimice dure, ceea ce le face ideale pentru utilizare în procesarea chimică și fabricarea semiconductorilor.
Aplicații ale RB - ceramică sic
Proprietățile remarcabile ale ceramicii RB - SIC, care sunt direct legate de microstructura lor unică, le fac potrivite pentru o gamă largă de aplicații.
Una dintre aplicațiile comune este în domeniul cuptoarelor de temperatură ridicată. RB - Ceramica SIC sunt utilizate pentru fabricarea [tub de radiație din carbură de siliciu și manșon de ghidare a flăcării] (/reacție - Lied - siliciu - carbură/siliciu - carbură - radiație - tub - și - flacără.html), care sunt componente esențiale pentru transferul de căldură și controlul combustiei în cuptoare. Conductivitatea lor termică ridicată și stabilitatea termică excelentă asigură transferul de căldură eficient și fiabilitatea pe termen lung.
În industria sticlei, [tijă cu role de carbură de siliciu] (/reacție - legată - siliciu - carbură/siliciu - carbură - role - tijă.html) din ceramică RB - SIC sunt utilizate pe scară largă. Aceste tije cu role pot rezista la temperaturi ridicate și acțiunea abrazivă a sticlei topite, asigurând transportul neted al produselor din sticlă în timpul procesului de fabricație.
O altă aplicație importantă este în industria semiconductorilor. [Tub de radiație din carbură de siliciu] (/reacție - legat - siliciu - carbură/siliciu - carbură - radiație - tub.html) sunt utilizate în echipamentele de procesare a semiconductorilor pentru procesele de încălzire și recoacere. Puritatea ridicată și proprietățile termice excelente ale ceramicii RB - le fac potrivite pentru menținerea unui mediu de procesare curat și stabil.
Concluzie
În concluzie, microstructura ceramicii RB - SIC este un subiect complex și fascinant. Combinația de cereale SIC, faza de siliciu și prezența porilor joacă toate roluri cruciale în determinarea proprietăților materialului. În calitate de furnizor de ceramică RB - SiC, înțelegem importanța controlului microstructurii pentru a îndeplini cerințele specifice ale diferitelor aplicații.
Dacă sunteți interesat de produsele noastre ceramice RB - SIC sau aveți întrebări cu privire la microstructura și aplicațiile lor, vă rugăm să nu ezitați să ne contactați pentru discuții suplimentare și oportunități potențiale de achiziții. Ne -am angajat să oferim ceramică RB - SIC de înaltă calitate și servicii excelente pentru clienți.
Referințe
- German, RM (1990). Reacția - carbură de siliciu legată. În manualul de materiale proiectate, vol. 4: Ceramică și ochelari (pp. 374 - 382). ASM International.
- Singh, M., & Zhang, X. (2000). Prelucrarea și proprietățile reacției - carbură de siliciu legată. Journal of the American Ceramic Society, 83 (10), 2415 - 2430.
- Petzow, G., & Moreau, F. (1986). Carbură de siliciu: progrese majore recente. Springer - Verlag.
