Das Reaktionssintern von Siliziumkarbid ist ein wichtiges Verfahren zur Herstellung von Hochleistungskeramiken. Bei diesem Verfahren werden Kohlenstoff- und Siliziumquellen bei hohen Temperaturen wärmebehandelt, um eine Reaktion zu Siliziumkarbidkeramik zu bewirken.
1. Vorbereitung der Rohstoffe. Die Rohstoffe für reaktionsgesintertes Siliziumkarbid umfassen Kohlenstoff- und Siliziumquellen. Die Kohlenstoffquelle ist typischerweise Ruß oder ein kohlenstoffhaltiges Polymer, während die Siliziumquelle pulverförmige Kieselsäure ist. Diese Rohstoffe müssen zerkleinert, gesiebt und gemischt werden, um eine gleichmäßige Partikelgröße zu gewährleisten. Gleichzeitig muss ihre chemische Zusammensetzung kontrolliert werden, um bei der Wärmebehandlung hochwertige Siliziumkarbidkeramik zu erhalten.
2. Formgebung. Die gemischten Rohstoffe werden in die Form gegeben. Es gibt viele verschiedene Formgebungsverfahren, häufig verwendet werden Pressformen und Spritzgießen. Beim Pressformen wird Rohpulver unter Druck verpresst, während beim Spritzgießen der mit Klebstoff vermischte Rohstoff mit einer Spritze in die Form gespritzt wird. Nach der Formgebung ist eine Entformung erforderlich, um den Keramikblock aus der Form zu lösen.
3. Wärmebehandlung. Der geformte Keramikkörper wird zum Sintern in den Wärmebehandlungsofen gegeben. Der Sinterprozess gliedert sich in zwei Phasen: die Karbonisierungsphase und die Sinterphase. In der Karbonisierungsphase wird der Keramikkörper unter Schutzatmosphäre auf eine hohe Temperatur (üblicherweise über 1600 °C) erhitzt. Die Kohlenstoffquelle reagiert mit der Siliziumquelle zu Siliziumkarbid. In der Sinterphase wird die Temperatur auf eine höhere Temperatur (üblicherweise über 1900 °C) erhöht, was eine Rekristallisation und Verdichtung zwischen den Siliziumkarbidpartikeln bewirkt. Dadurch wird die Dichte des Siliziumkarbidkörpers weiter verbessert, während gleichzeitig Härte und Verschleißfestigkeit deutlich verbessert werden.
4. Endbearbeitung. Der gesinterte Keramikkörper muss nachbearbeitet werden, um die gewünschte Form und Größe zu erhalten. Zu den Endbearbeitungsmethoden gehören Schleifen, Schneiden, Bohren usw. Aufgrund der extrem hohen Härte von Siliziumkarbid ist die Endbearbeitung schwierig und erfordert den Einsatz hochpräziser Schleifwerkzeuge und Bearbeitungsgeräte.
Zusammenfassend umfasst der Herstellungsprozess von reaktionsgesintertem Siliziumkarbid die Vorbereitung der Rohstoffe, die Formgebung, die Wärmebehandlung und die Endbearbeitung. Der wichtigste Schritt dabei ist die Wärmebehandlung, deren Kontrolle entscheidend für die Herstellung hochwertiger Siliziumkarbid-Werkstoffe ist. Temperatur, Atmosphäre, Haltezeit und weitere Faktoren der Wärmebehandlung müssen kontrolliert werden, um eine ausreichende Reaktion, eine vollständige Kristallisation und eine hohe Dichte sicherzustellen.
Der Vorteil des reaktionsgesinterten Siliziumkarbid-Herstellungsverfahrens besteht darin, dass keramische Werkstoffe mit hoher Härte, hoher Festigkeit, hoher Verschleißfestigkeit und hoher Temperaturbeständigkeit hergestellt werden können. Dieses Material verfügt nicht nur über hervorragende mechanische Eigenschaften, sondern auch über ausgezeichnete Korrosionsbeständigkeit und hohe Temperaturbeständigkeit. Siliziumkarbid-Werkstoffe können zur Herstellung verschiedener technischer Teile, Gleitringdichtungen, Wärmebehandlungsgeräte, Ofenkeramik usw. verwendet werden. Darüber hinaus können Siliziumkarbid-Werkstoffe auch in der Halbleiter-, Solarenergie- und Magnetwerkstoffindustrie und anderen Bereichen eingesetzt werden.
Kurz gesagt: Reaktionssintern von Siliziumkarbid ist ein wichtiges Verfahren zur Herstellung von Hochleistungskeramiken. Der Produktionsprozess erfordert eine genaue Kontrolle jedes einzelnen Glieds, um hochwertige Siliziumkarbidwerkstoffe zu erhalten. Reaktionsgesinterte Siliziumkarbidwerkstoffe zeichnen sich durch hervorragende mechanische Eigenschaften, Korrosionsbeständigkeit und Hochtemperaturbeständigkeit aus und bieten breite Anwendungsmöglichkeiten in verschiedenen industriellen und wissenschaftlichen Bereichen.
Veröffentlichungszeit: 21. Juli 2023