يُعدّ التلبيد التفاعلي لكربيد السيليكون طريقةً مهمةً لإنتاج مواد سيراميكية عالية الأداء. تعتمد هذه الطريقة على المعالجة الحرارية لمصادر الكربون والسيليكون في درجات حرارة عالية لتحفيز تفاعلها لتكوين سيراميك كربيد السيليكون.
١. تحضير المواد الخام. تشمل المواد الخام لكربيد السيليكون المُلبَّد تفاعليًا مصدر الكربون ومصدر السيليكون. عادةً ما يكون مصدر الكربون أسود الكربون أو بوليمر يحتوي على الكربون، بينما يكون مصدر السيليكون مسحوق السيليكا. يجب سحق هذه المواد الخام وغربلتها وخلطها لضمان تجانس حجم الجسيمات، مع التحكم في تركيبها الكيميائي للحصول على سيراميك كربيد السيليكون عالي الجودة أثناء المعالجة الحرارية.
٢. التشكيل. ضع المواد الخام المختلطة في قالب التشكيل. هناك أنواع عديدة من طرق التشكيل، وأكثرها شيوعًا هي التشكيل بالضغط والتشكيل بالحقن. التشكيل بالضغط هو ضغط مسحوق المادة الخام تحت الضغط لتشكيله، بينما التشكيل بالحقن هو خلط المادة الخام بمادة لاصقة، ثم رشها في القالب باستخدام محقنة لتشكيلها. بعد التشكيل، يجب إجراء عملية فك القالب لإزالة كتلة السيراميك من القالب.
٣. المعالجة الحرارية. يُوضع الجسم الخزفي المُشكَّل في فرن المعالجة الحرارية للتلبيد. تنقسم عملية التلبيد إلى مرحلتين: مرحلة الكربنة ومرحلة التلبيد. في مرحلة الكربنة، يُسخَّن الجسم الخزفي إلى درجة حرارة عالية (عادةً ما تزيد عن ١٦٠٠ درجة مئوية) في جو خامل، ويتفاعل مصدر الكربون مع مصدر السيليكون لإنتاج كربيد السيليكون. في مرحلة التلبيد، تُرفع درجة الحرارة إلى درجة حرارة أعلى (عادةً ما تزيد عن ١٩٠٠ درجة مئوية)، مما يُؤدي إلى إعادة التبلور والتكثيف بين جزيئات كربيد السيليكون. بهذه الطريقة، تُحسَّن كثافة جسم كربيد السيليكون بشكل أكبر، كما تُحسَّن صلابته ومقاومته للتآكل بشكل ملحوظ.
٤. التشطيب. يحتاج هيكل السيراميك المُلبَّد إلى تشطيب للحصول على الشكل والحجم المطلوبين. تشمل طرق التشطيب الطحن والقطع والحفر، إلخ. نظرًا للصلابة العالية جدًا لمادة كربيد السيليكون، يصعب تشطيبها، مما يتطلب استخدام أدوات طحن ومعدات معالجة عالية الدقة.
باختصار، تشمل عملية إنتاج كربيد السيليكون المُلبَّد تفاعليًا تحضير المواد الخام، والقولبة، والمعالجة الحرارية، والتشطيب. ومن بين هذه الخطوات الأساسية عملية المعالجة الحرارية، التي يُعدّ التحكم فيها أمرًا بالغ الأهمية للحصول على مواد كربيد سيليكون عالية الجودة. من الضروري التحكم في درجة الحرارة، والجو، ومدة التماسك، وغيرها من عوامل المعالجة الحرارية لضمان كفاءة التفاعل، واكتمال التبلور، وارتفاع الكثافة.
تتميز عملية إنتاج كربيد السيليكون المُلبَّد تفاعليًا بإمكانية إنتاج مواد سيراميكية عالية الصلابة والمتانة ومقاومة التآكل وثبات درجات الحرارة العالية. تتميز هذه المادة بخصائص ميكانيكية ممتازة، بالإضافة إلى مقاومتها الممتازة للتآكل ودرجات الحرارة العالية. تُستخدم مواد كربيد السيليكون في تصنيع مختلف القطع الهندسية، والأختام الميكانيكية، وأجهزة المعالجة الحرارية، وخزف الأفران، وغيرها. كما تُستخدم في أشباه الموصلات، والطاقة الشمسية، والمواد المغناطيسية، وغيرها من المجالات.
باختصار، يُعدّ التلبيد التفاعلي لكربيد السيليكون طريقةً مهمةً لتحضير مواد سيراميكية عالية الأداء. تتطلب عملية الإنتاج تحكمًا دقيقًا في كل وصلة للحصول على مواد كربيد سيليكون عالية الجودة. تتميز مواد كربيد السيليكون الملبدة تفاعليًا بخصائص ميكانيكية ممتازة، ومقاومة للتآكل، ودرجات حرارة عالية، ولها تطبيقات واسعة في مختلف المجالات الصناعية والعلمية.
وقت النشر: ٢١ يوليو ٢٠٢٣