В XXI веке, с развитием науки и техники, информатика, энергетика, материаловедение и биотехнологии стали четырьмя столпами развития современной производительности общества. Карбид кремния, благодаря стабильным химическим свойствам, высокой теплопроводности, малому коэффициенту теплового расширения, малой плотности, хорошей износостойкости, высокой твердости, высокой механической прочности, химической коррозионной стойкости и другим характеристикам, быстро развивается в области материалов. Он широко используется в керамических шарикоподшипниках, клапанах, полупроводниковых материалах, гироскопах, измерительных приборах, аэрокосмической отрасли и других областях.
Керамика на основе карбида кремния разрабатывается с 1960-х годов. Ранее карбид кремния в основном использовался в материалах для механической шлифовки и огнеупорах. Страны всего мира придают большое значение индустриализации передовой керамики, и сейчас производство не ограничивается только традиционной керамикой на основе карбида кремния, а высокотехнологичные керамические предприятия развиваются быстрыми темпами, особенно в развитых странах. В последние годы одна за другой появляются многофазные керамические материалы на основе карбида кремния, улучшающие прочность и вязкость мономерных материалов. Основные четыре области применения карбида кремния: функциональная керамика, передовые огнеупорные материалы, абразивы и металлургическое сырье.
Керамика из карбида кремния обладает превосходной износостойкостью.
Керамика из карбида кремния была исследована и определена. Износостойкость этой керамики из карбида кремния в 266 раз выше, чем у марганцевой стали, и в 1741 раз выше, чем у высокохромистого чугуна. Износостойкость очень хорошая. Это позволяет значительно сэкономить средства. Керамика из карбида кремния может использоваться непрерывно более десяти лет.
Керамика из карбида кремния обладает высокой прочностью, высокой твердостью и малым весом.
В качестве нового типа материала, керамика из карбида кремния обладает очень высокой прочностью, высокой твердостью и очень малым весом, что делает ее использование, установку и замену более удобными.
Внутренняя стенка керамики из карбида кремния гладкая и не забивается порошком.
Керамика из карбида кремния изготавливается методом высокотемпературного обжига, поэтому её структура относительно плотная, поверхность гладкая, что делает её более привлекательной для использования и, следовательно, улучшает внешний вид в быту.
Стоимость керамики из карбида кремния низкая.
Стоимость производства керамики из карбида кремния сама по себе относительно невелика, поэтому нам не нужно покупать ее по слишком высокой цене, что позволяет нашей семье значительно сэкономить.
Применение керамики на основе карбида кремния:
Керамический шарик из карбида кремния
Керамический шарик из карбида кремния обладает превосходными механическими свойствами, отличной стойкостью к окислению, высокой износостойкостью и низким коэффициентом трения. Благодаря высокой термостойкости, прочность обычного керамического материала при 1200–1400 градусах Цельсия значительно снижается, а прочность на изгиб карбида кремния при 1400 градусах Цельсия остается на высоком уровне – 500–600 МПа, поэтому его рабочая температура может достигать 1600–1700 градусов Цельсия.
Композитный материал на основе карбида кремния
Композиты на основе карбида кремния (SiC-CMC) широко используются в аэрокосмической отрасли благодаря своей высокой теплопроводности, прочности и превосходной стойкости к окислению, что позволяет создавать высокотемпературные теплоизоляционные конструкции. Процесс получения SiC-CMC включает в себя предварительное формование волокон, высокотемпературную обработку, нанесение мезофазного покрытия, уплотнение матрицы и последующую обработку. Высокопрочное углеродное волокно обладает высокой прочностью и хорошей ударной вязкостью, а изготовленные из него предварительно собранные корпуса имеют хорошие механические свойства.
Мезофазное покрытие (то есть, технология межфазного взаимодействия) является ключевой технологией в процессе получения. Методы получения мезофазных покрытий включают химический парофазный осмос (CVI), химическое парофазное осаждение (CVD), золь-зольный метод (Sol-gcl), метод полимерной импрегнации с последующим растрескиванием (PLP). Наиболее подходящими для получения композитов на основе карбида кремния являются метод CVI и метод PIP.
В качестве материалов для межфазных покрытий можно использовать пиролитический углерод, нитрид бора и карбид бора, при этом карбид бора как вид межфазного покрытия, обладающего стойкостью к окислению, привлекает все больше внимания. SiC-CMC, который обычно используется в условиях окисления в течение длительного времени, также нуждается в обработке для повышения стойкости к окислению, а именно, на поверхность изделия методом химического осаждения из газовой фазы (CVD) наносится слой плотного карбида кремния толщиной около 100 мкм для улучшения его стойкости к высокотемпературному окислению.
Дата публикации: 14 февраля 2023 г.