Реакционно-спеченный фарфор на основе карбида кремния обладает хорошей прочностью на сжатие при комнатной температуре, термостойкостью к окислению на воздухе, хорошей износостойкостью, низким коэффициентом линейного расширения, высоким коэффициентом теплопередачи, высокой твердостью, термостойкостью, огнестойкостью и другими высококачественными характеристиками. Широко используется в автомобилестроении, механической автоматизации, охране окружающей среды, аэрокосмической технике, электронных устройствах информационного содержания, энергетике и других областях, став экономически эффективной и незаменимой конструкционной керамикой во многих отраслях промышленности.
Беспрессовое спекание известно как перспективный метод кальцинирования SiC. Для различных машин непрерывного литья беспрессовое спекание можно разделить на твердофазное и высокоэффективное жидкофазное спекание. Путем добавления соответствующих B и C (содержание кислорода менее 2%) в очень мелкий порошок бета-SiC, С. Прохазка спекает в прокаленный SiC-материал с относительной плотностью более 98% при температуре 2020°C, с добавками Al2O3 и Y2O3. При кальцинировании 0,5 м-SiC в течение 1850-1950°C (поверхность частиц с небольшим содержанием SiO2) было установлено, что плотность SiC-фарфора превышает 95% от базовой теоретической плотности, размер зерен невелик, а средний размер составляет 1,5 мкм.
Реактивное спекание карбида кремния — это процесс, в ходе которого заготовка с пористой структурой обрабатывается жидкой или высокоэффективной жидкой фазой, что улучшает качество заготовки, уменьшает количество вентиляционных отверстий и обжигает готовое изделие с определенной прочностью и точностью размеров. Порошок плутония-силиката и высокочистый графит смешиваются в определенной пропорции и нагреваются примерно до 1650 °C для получения зародыша. Одновременно с этим, через жидкую фазу кремния, происходит проникновение кремния в сталь, где он взаимодействует с карбидом кремния, образуя плутоний-силикат, и сплавляется с существующими частицами плутония-силиката. После инфильтрации кремния можно получить реакционно-спеченное изделие с детальной относительной плотностью и размером частиц. По сравнению с другими методами спекания, в процессе высокоплотного реакционно-спеченного спекания размерные изменения относительно невелики, что позволяет получить изделия нужного размера, но в обожженном изделии содержится много карбида кремния, и высокотемпературные характеристики реакционно-спеченного фарфора из карбида кремния будут хуже. Керамика из карбида кремния, полученная без давления, керамика из карбида кремния, полученная методом горячего изостатического обжига, и керамика из карбида кремния, полученная методом реакционного спекания, обладают различными характеристиками.
Производители реактивного спекания карбида кремния: например, у фарфора SiC на уровне относительной плотности и прочности на изгиб после обжига, горячего прессования и горячего изостатического прессования с кальцинированием выше, а у SiC, полученного реактивным спеканием, относительно ниже. В то же время физические свойства фарфора SiC изменяются с изменением модификатора при обжиге. Фарфор SiC, полученный без давления, горячим прессованием и реактивным спеканием, обладает хорошей щелочестойкостью и кислотостойкостью, тогда как фарфор SiC, полученный реактивным спеканием, имеет слабую устойчивость к коррозии HF и другими очень сильными кислотами. При температуре окружающей среды ниже 900 °C прочность на изгиб большинства фарфоровых изделий из карбида кремния значительно выше, чем у фарфора, спеченного при высоких температурах, а прочность на изгиб фарфора из карбида кремния, спеченного реактивным способом, резко падает при температуре выше 1400 °C. (Это вызвано резким падением прочности на изгиб определенного количества ламинированного кремниевого стекла при температуре выше определенной температуры в обожженном теле. Высокотемпературные характеристики керамики из карбида кремния, спеченной без обжига под давлением и при постоянном горячем статическом давлении, в основном зависят от типа добавок.)
Дата публикации: 07.11.2023