تحدث عن تقنية معالجة كربيد السيليكون بالتلبيد التفاعلي

يتميز خزف كربيد السيليكون المُلبّد بالتفاعل بقوة ضغط عالية في درجة حرارة الغرفة، ومقاومة جيدة للأكسدة الهوائية، ومقاومة جيدة للتآكل، ومقاومة جيدة للحرارة، ومعامل تمدد خطي منخفض، ومعامل نقل حرارة عالٍ، وصلابة عالية، ومقاومة للحرارة والتلف، ومقاومة للحريق، وغيرها من الخصائص عالية الجودة. ويُستخدم على نطاق واسع في المركبات، والأتمتة الميكانيكية، وحماية البيئة، وهندسة الطيران، والأجهزة الإلكترونية، والطاقة، وغيرها من المجالات، ليصبح بذلك خزفًا هيكليًا فعالًا من حيث التكلفة ولا غنى عنه في العديد من المجالات الصناعية.

يُعرف التلبيد بدون ضغط بأنه طريقة واعدة لتكليس كربيد السيليكون. بالنسبة لآلات الصب المستمر المختلفة، يمكن تقسيم التلبيد بدون ضغط إلى تكليس الطور الصلب وتكليس الطور السائل عالي الأداء. بإضافة كميات مناسبة من البورون والكربون (بمحتوى أكسجين أقل من 2%) إلى مسحوق بيتا كربيد السيليكون فائق النعومة، قام إس. بروهازكا بتلبيده إلى جسم مكلس من كربيد السيليكون بكثافة نسبية تزيد عن 98% عند درجة حرارة 2020، باستخدام أكسيد الألومنيوم وأكسيد الإيتريوم كمضافات. تم تكليس كربيد السيليكون بحجم حبيبات 0.5 ميكرومتر عند درجة حرارة تتراوح بين 1850 و1950 درجة مئوية (سطح الجسيمات يحتوي على كمية قليلة من ثاني أكسيد السيليكون)، وكانت النتيجة أن كثافة خزف كربيد السيليكون تتجاوز 95% من الكثافة النظرية الأساسية، وأن حجم الحبيبات صغير، ومتوسط ​​حجمها كبير، حيث يبلغ 1.5 ميكرومتر.

يشير التلبيد التفاعلي لكربيد السيليكون إلى عملية تحويل سبيكة ذات بنية مسامية إلى سبيكة ذات بنية مسامية باستخدام طور سائل أو طور سائل عالي الأداء، مما يحسن جودة السبيكة ويقلل من حجم المسام، ثم يُكلس المنتج النهائي للحصول على قوة ودقة أبعاد محددة. يتم خلط مسحوق كربيد البلوتونيوم-SiC مع الجرافيت عالي النقاء بنسبة معينة وتسخينه إلى حوالي 1650 درجة مئوية لإنتاج بنية دقيقة. في الوقت نفسه، يتغلغل الجرافيت في الطور السائل للسيليكون داخل الفولاذ، ويتفاعل مع كربيد السيليكون لتكوين كربيد البلوتونيوم-SiC، ثم يندمج مع جزيئات كربيد البلوتونيوم-SiC الموجودة. بعد تغلغل السيليكون، يمكن الحصول على جسم متلبد بالتفاعل ذي كثافة نسبية دقيقة وحجم غير مضغوط. بالمقارنة مع طرق التلبيد الأخرى، يكون تغير الحجم في عملية التلبيد التفاعلي عالي الكثافة صغيرًا نسبيًا، مما يسمح بإنتاج منتجات ذات حجم صحيح، ولكن نظرًا لوجود كمية كبيرة من كربيد السيليكون على الجسم المكلس، فإن خصائص كربيد السيليكون المتلبد بالتفاعل عند درجات الحرارة العالية ستكون أقل جودة. تتميز سيراميكات كربيد السيليكون المكلسة بدون ضغط، وسيراميكات كربيد السيليكون المكلسة متساوية الضغط الساخن، وسيراميكات كربيد السيليكون المتلبدة بالتفاعل بخصائص مختلفة.

مصنّعو كربيد السيليكون المُلبّد بالتفاعل: على سبيل المثال، يتميز خزف كربيد السيليكون المُكلّس بكثافة نسبية عالية وقوة انحناء جيدة، وذلك بفضل التلبيد بالضغط الساخن والتكليس بالضغط المتساوي الساخن، بينما يتميز خزف كربيد السيليكون المُلبّد بالتفاعل بكثافة نسبية منخفضة. في الوقت نفسه، تتغير الخصائص الفيزيائية لخزف كربيد السيليكون بتغير مُعدِّل التكليس. يتمتع خزف كربيد السيليكون المُلبّد بدون ضغط، والمُلبّد بالضغط الساخن، والمُلبّد بالتفاعل بمقاومة جيدة للقلويات والأحماض، لكن خزف كربيد السيليكون المُلبّد بالتفاعل يتميز بمقاومة ضعيفة لحمض الهيدروفلوريك والأحماض القوية الأخرى. عندما تكون درجة الحرارة المحيطة أقل من 900 درجة مئوية، تكون مقاومة الانحناء لمعظم خزف كربيد السيليكون أعلى بكثير من مقاومة الانحناء للخزف المتلبد عند درجات حرارة عالية، بينما تنخفض مقاومة الانحناء لخزف كربيد السيليكون المتلبد تفاعليًا بشكل حاد عند تجاوز 1400 درجة مئوية. (يعود ذلك إلى الانخفاض المفاجئ في مقاومة الانحناء لكمية معينة من زجاج السيليكون الرقائقي عند تجاوز درجة حرارة معينة في الجسم المكلس). ويتأثر أداء خزف كربيد السيليكون عند درجات الحرارة العالية، سواءً المتلبد بدون تكليس تحت ضغط أو تحت ضغط ثابت ساخن، بشكل رئيسي بأنواع الإضافات.