พูดคุยเกี่ยวกับเทคโนโลยีการแปรรูปซิลิคอนคาร์ไบด์ด้วยกระบวนการเผาผนึกแบบปฏิกิริยา

พอร์เซเลนซิลิคอนคาร์ไบด์ที่ผ่านกระบวนการเผาผนึกด้วยปฏิกิริยาเคมี มีความแข็งแรงในการรับแรงอัดที่ดีที่อุณหภูมิห้อง ทนความร้อน ทนต่อการออกซิเดชันในอากาศ ทนต่อการสึกหรอ ทนความร้อนได้ดี มีค่าสัมประสิทธิ์การขยายตัวเชิงเส้นต่ำ มีค่าสัมประสิทธิ์การถ่ายเทความร้อนสูง มีความแข็งสูง ทนความร้อนและทนต่อการทำลาย และมีคุณสมบัติป้องกันไฟที่ดีเยี่ยม จึงมีการใช้งานอย่างแพร่หลายในยานยนต์ ระบบอัตโนมัติทางกล การรักษาสิ่งแวดล้อม วิศวกรรมการบินและอวกาศ อุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ที่ใช้ข้อมูล พลังงาน และสาขาอื่นๆ และได้กลายเป็นเซรามิกโครงสร้างที่มีต้นทุนต่ำและขาดไม่ได้ในหลายอุตสาหกรรม

การเผาผนึกแบบไร้แรงดันเป็นที่รู้จักกันดีว่าเป็นวิธีการเผา SiC ที่มีศักยภาพสูง สำหรับเครื่องหล่อแบบต่อเนื่องที่แตกต่างกัน การเผาผนึกแบบไร้แรงดันสามารถแบ่งออกเป็น การเผาในเฟสของแข็ง และการเผาในเฟสของเหลวประสิทธิภาพสูง โดยการเติม B และ C ที่เหมาะสม (ปริมาณออกซิเจนน้อยกว่า 2%) เข้าด้วยกันในผง Beta SiC ที่ละเอียดมาก S. Proehazka สามารถเผาผนึกเป็นเนื้อ SiC ที่มีความหนาแน่นสัมพัทธ์มากกว่า 98% ที่อุณหภูมิ 2020 โดยใช้ Al2O3 และ Y2O3 เป็นสารเติมแต่ง เมื่อเผา 0.5m-SiC ภายใต้อุณหภูมิ 1850-1950 (พื้นผิวอนุภาคมี SiO2 เล็กน้อย) สรุปได้ว่าความหนาแน่นของพอร์เซเลน SiC เกิน 95% ของความหนาแน่นทางทฤษฎีพื้นฐาน ขนาดเกรนเล็ก และขนาดเฉลี่ยใหญ่ ซึ่งอยู่ที่ 1.5 μm

การเผาผนึกซิลิคอนคาร์ไบด์แบบปฏิกิริยา หมายถึงกระบวนการทั้งหมดของการสะท้อนโครงสร้างรูพรุนของแท่งโลหะด้วยเฟสของเหลวหรือเฟสของเหลวประสิทธิภาพสูง เพื่อปรับปรุงคุณภาพของแท่งโลหะ ลดรูพรุน และเผาผลิตภัณฑ์สำเร็จรูปเพื่อให้ได้ความแข็งแรงและความแม่นยำของขนาดที่ต้องการ โดยการผสมผงซิลิคอนคาร์ไบด์และกราไฟต์บริสุทธิ์สูงในสัดส่วนที่กำหนด แล้วให้ความร้อนจนถึงประมาณ 1650 องศาเซลเซียส เพื่อสร้างผลึก ในขณะเดียวกัน ซิลิคอนคาร์ไบด์จะแทรกซึมเข้าไปในเหล็กผ่านเฟสของเหลว ทำปฏิกิริยากับซิลิคอนคาร์ไบด์เพื่อสร้างซิลิคอนคาร์ไบด์ และหลอมรวมกับอนุภาคซิลิคอนคาร์ไบด์ที่มีอยู่ หลังจากที่ซิลิคอนแทรกซึมแล้ว จะได้ชิ้นงานเผาผนึกแบบปฏิกิริยาที่มีความหนาแน่นสัมพัทธ์และขนาดที่เหมาะสม เมื่อเปรียบเทียบกับวิธีการเผาผนึกอื่นๆ การเปลี่ยนแปลงขนาดของการเผาผนึกแบบปฏิกิริยาที่มีความหนาแน่นสูงนั้นค่อนข้างน้อย สามารถสร้างชิ้นงานที่มีขนาดถูกต้องได้ แต่จะมีซิลิคอนคาร์ไบด์จำนวนมากในชิ้นงานที่เผาแล้ว ทำให้คุณสมบัติที่อุณหภูมิสูงของเครื่องเคลือบซิลิคอนคาร์ไบด์ที่เผาผนึกแบบปฏิกิริยานั้นแย่ลง เซรามิก SiC ที่ผ่านการเผาโดยไม่ใช้แรงดัน เซรามิก SiC ที่ผ่านการเผาด้วยความดันไอโซสแตติกสูง และเซรามิก SiC ที่ผ่านการเผาผนึกด้วยปฏิกิริยา มีลักษณะเฉพาะที่แตกต่างกัน

ผู้ผลิตเซรามิกซิลิคอนคาร์ไบด์แบบเผาผนึกปฏิกิริยา: ตัวอย่างเช่น เซรามิกซิลิคอนคาร์ไบด์ (SiC) ที่มีความหนาแน่นสัมพัทธ์และความแข็งแรงดัดงอสูง มักได้จากการเผาผนึกแบบอัดร้อนและการเผาผนึกแบบไอโซสแตติกที่ร้อน ในขณะที่เซรามิกซิลิคอนคาร์ไบด์แบบเผาผนึกปฏิกิริยามีค่อนข้างต่ำ ในขณะเดียวกัน คุณสมบัติทางกายภาพของเซรามิกซิลิคอนคาร์ไบด์จะเปลี่ยนแปลงไปตามการเปลี่ยนแปลงของสารปรับปรุงการเผาผนึก เซรามิกซิลิคอนคาร์ไบด์แบบเผาผนึกโดยไม่ใช้แรงดัน การเผาผนึกแบบอัดร้อน และการเผาผนึกปฏิกิริยา มีความทนทานต่อด่างและกรดได้ดี แต่เซรามิกซิลิคอนคาร์ไบด์แบบเผาผนึกปฏิกิริยามีความทนทานต่อกรดไฮโดรฟลูออริก (HF) และกรดแก่จัดอื่นๆ ต่ำ เมื่ออุณหภูมิแวดล้อมต่ำกว่า 900 องศาเซลเซียส ความแข็งแรงดัดงอของเซรามิกซิลิกอนส่วนใหญ่จะสูงกว่าเซรามิกที่เผาที่อุณหภูมิสูงอย่างเห็นได้ชัด และความแข็งแรงดัดงอของเซรามิกซิลิกอนที่เผาด้วยปฏิกิริยาจะลดลงอย่างรวดเร็วเมื่อเกิน 1400 องศาเซลเซียส (สาเหตุเกิดจากการลดลงอย่างฉับพลันของความแข็งแรงดัดงอของซิลิกอนในชั้นแก้วบางๆ เมื่ออุณหภูมิสูงเกินกว่าระดับหนึ่งในเนื้อเซรามิกที่ผ่านการเผา) ประสิทธิภาพที่อุณหภูมิสูงของเซรามิกซิลิกอนที่เผาโดยไม่ใช้การเผาด้วยแรงดันและภายใต้แรงดันคงที่ที่อุณหภูมิสูงนั้นได้รับผลกระทบหลักจากชนิดของสารเติมแต่ง