Mengapa Memilih Sintering Tanpa Tekanan untuk Persiapan Keramik SiC?

Keramik silikon karbida (SiC)., yang dikenal karena kekerasannya yang tinggi, kekuatan tinggi, ketahanan suhu tinggi, dan ketahanan terhadap korosi, banyak digunakan dalam industri dirgantara, petrokimia, dan sirkuit terpadu. Mengingat sebagian besar produk SiC adalah barang bernilai tambah tinggi, potensi pasarnya sangat besar, menarik perhatian besar dari berbagai negara dan menjadi titik fokus penelitian ilmu material. Namun, suhu sintesis yang sangat tinggi dan sulitnya mencapai sintering keramik SiC yang padat telah membatasi pengembangannya. Proses sintering sangat penting untuk keramik SiC.

Bagaimana Perbandingan Metode Sintering: Sintering Reaksi vs. Sintering Tanpa Tekanan?

SiC, sebagai senyawa dengan ikatan kovalen yang kuat, menunjukkan laju difusi yang rendah selama sintering karena karakteristik strukturalnya yang memberikan kekerasan tinggi, kekuatan tinggi, titik leleh tinggi, dan ketahanan terhadap korosi. Hal ini memerlukan penggunaan aditif sintering dan tekanan eksternal untuk mencapai densifikasi. Saat ini, sintering reaksi dan sintering SiC tanpa tekanan telah mengalami kemajuan signifikan dalam penelitian dan aplikasi industri.

Reaksi proses sintering untukkeramik SiCadalah teknik sintering bentuk hampir jaring, ditandai dengan penyusutan dan perubahan ukuran minimal selama sintering. Ia menawarkan keunggulan seperti suhu sintering yang rendah, struktur produk yang padat, dan biaya produksi yang rendah, sehingga cocok untuk menyiapkan produk keramik SiC yang besar dan berbentuk kompleks. Namun, proses ini memiliki kekurangan, termasuk persiapan awal yang rumit pada green body dan potensi kontaminasi dari produk sampingan. Selain itu, kisaran suhu operasi sinter-reaksikeramik SiCdibatasi oleh konten Si gratis; di atas 1400°C, kekuatan material menurun dengan cepat karena mencairnya Si bebas.

Struktur mikro khas keramik SiC disinter pada berbagai suhu

Teknologi sintering tanpa tekanan untuk SiC sudah mapan, dengan manfaat termasuk kemampuan untuk menggunakan berbagai proses pembentukan, mengatasi keterbatasan bentuk dan ukuran produk, dan mencapai kekuatan dan ketangguhan tinggi dengan bahan tambahan yang sesuai. Selain itu, sintering tanpa tekanan mudah dilakukan dan cocok untuk produksi massal komponen keramik dalam berbagai bentuk. Namun, ini lebih mahal daripada SiC sinter reaksi karena harga bubuk SiC yang digunakan lebih tinggi.

Sintering tanpa tekanan terutama mencakup sintering fase padat dan fase cair. Dibandingkan dengan SiC sinter tanpa tekanan fase padat, SiC sinter reaksi menunjukkan kinerja suhu tinggi yang buruk, terutama karena kekuatan lenturnya.keramik SiCturun tajam di atas 1400°C, dan ketahanannya buruk terhadap asam dan basa kuat. Sebaliknya, sinter fase padat tanpa tekanankeramik SiCmenunjukkan sifat mekanik yang unggul pada suhu tinggi dan ketahanan korosi yang lebih baik dalam asam dan basa kuat.

Teknologi Pembuatan SiC Berikat Reaksi

What Are the Research Developments in Pressureless Sintering Technology?

Sintering Fase Padat: Sintering fase padatkeramik SiCmelibatkan suhu tinggi namun menghasilkan sifat fisik dan kimia yang stabil, terutama mempertahankan kekuatan pada suhu tinggi, sehingga menawarkan nilai aplikasi yang unik. Dengan menambahkan boron (B) dan karbon © ke SiC, boron menempati batas butir SiC, menggantikan sebagian karbon dalam SiC untuk membentuk larutan padat, sementara karbon bereaksi dengan SiO2 permukaan dan pengotor Si dalam SiC. Reaksi-reaksi ini mengurangi energi batas butir dan meningkatkan energi permukaan, sehingga meningkatkan gaya penggerak sintering dan mendorong densifikasi. Sejak tahun 1990-an, penggunaan B dan C sebagai aditif untuk sintering SiC tanpa tekanan telah banyak diterapkan di berbagai bidang industri. Keuntungan utamanya adalah tidak adanya fase kedua atau fase kaca pada batas butir, sehingga menghasilkan batas butir yang bersih dan kinerja suhu tinggi yang sangat baik, stabil hingga 1600°C. Kelemahannya adalah pemadatan sempurna tidak tercapai, beberapa pori-pori tertutup di sudut butir, dan suhu tinggi dapat menyebabkan pertumbuhan butir.

Sintering Fase Cair: Dalam sintering fase cair, bahan bantu sintering biasanya ditambahkan dalam persentase kecil, dan fase intergranular yang dihasilkan dapat mempertahankan banyak oksida pasca sintering. Akibatnya, SiC sinter fase cair cenderung patah di sepanjang batas butir, sehingga menghasilkan kekuatan dan ketangguhan patah yang tinggi. Dibandingkan dengan sintering fase padat, fase cair yang terbentuk selama sintering secara efektif menurunkan suhu sintering. Sistem Al2O3-Y2O3 adalah salah satu sistem paling awal dan paling menarik yang dipelajari untuk sintering fasa cair.keramik SiC. Sistem ini memungkinkan pemadatan pada suhu yang relatif rendah. Misalnya, menanamkan sampel dalam lapisan bubuk yang mengandung Al2O3, Y2O3, dan MgO memfasilitasi pembentukan fase cair melalui reaksi antara MgO dan permukaan SiO2 pada partikel SiC, mendorong pemadatan melalui penataan ulang partikel dan pengendapan ulang lelehan. Selain itu, Al2O3, Y2O3, dan CaO yang digunakan sebagai aditif untuk sintering SiC tanpa tekanan menghasilkan pembentukan fase Al5Y3O12 dalam material; dengan meningkatnya kandungan CaO, fase oksida CaY2O4 muncul, membentuk jalur penetrasi yang cepat pada batas butir dan meningkatkan sinterabilitas material.

Bagaimana Aditif Meningkatkan Sintering Tanpa TekananKeramik SiC?

Aditif dapat meningkatkan densifikasi sinter tanpa tekanankeramik SiC, menurunkan suhu sintering, mengubah struktur mikro, dan meningkatkan sifat mekanik. Penelitian tentang sistem aditif telah berkembang dari sistem komponen tunggal menjadi sistem multi-komponen, dengan masing-masing komponen memainkan peran unik dalam meningkatkankeramik SiCpertunjukan. Namun, penggunaan bahan aditif juga memiliki kelemahan, seperti reaksi antara bahan aditif dan SiC yang menghasilkan produk samping berbentuk gas seperti Al2O dan CO, sehingga meningkatkan porositas material. Mengurangi porositas dan memitigasi efek penurunan berat aditif akan menjadi bidang penelitian utama untuk sintering fase cair di masa depan.keramik SiC.**

Kami di Semicorex berspesialisasi dalamKeramik SiCdan Bahan Keramik lainnya yang digunakan dalam pembuatan semikonduktor, jika Anda memiliki pertanyaan atau memerlukan detail tambahan, jangan ragu untuk menghubungi kami.

Hubungi telepon: +86-13567891907

Email: penjualan@semicorex.com