Sic gốm là gì?

Gốm siclà một vật liệu gốm được sản xuất bởi phản ứng của các yếu tố silicon (SI) và carbon (c), có độ cứng cực cao, khả năng chống nhiệt và độ ổn định hóa học. Nó không chỉ có các ứng dụng rộng rãi trong ngành mà còn giữ một vị trí quan trọng trong lĩnh vực công nghệ cao.

Các thuộc tính và đặc điểm của gốm sic

1. Độ cứng cao

Độ cứng của gốm sic là cực kỳ cao, chỉ thứ hai của kim cương. Độ cứng Mohs của nó đạt 9, làm cho nó có khả năng dễ dàng mặc và cắt các vật liệu mềm hơn khác. Vì lý do này, gốm sic thường được sử dụng để sản xuất các dụng cụ cắt, các thành phần chống mài mòn và các ứng dụng khác yêu cầu khả năng chống mài mòn.

2. Điện trở nhiệt cao

Carbide silicon có độ ổn định nhiệt độ cao tuyệt vời và có thể duy trì sự ổn định của các tính chất vật lý và hóa học của nó trong môi trường nhiệt độ cao trên 1600. Điều này làm cho gốm sic có những lợi thế không thể thay thế trong các ứng dụng ở nhiệt độ cao, chẳng hạn như các thành phần động cơ và vật liệu nồi hơi.

3. Tính ổn định hóa học tuyệt vời

Gốm sic có khả năng kháng mạnh đối với hầu hết các dung dịch axit và kiềm và khí ăn mòn. Điều này đã cho phép nó được áp dụng rộng rãi trong môi trường ăn mòn cao trong các ngành công nghiệp như kỹ thuật hóa học và luyện kim.

4. Mật độ thấp

Mặc dù gốm sic có độ cứng cao và khả năng chịu nhiệt mạnh, mật độ của chúng tương đối thấp và chúng có đặc điểm nhẹ tốt. Điều này đặc biệt quan trọng đối với các ngành công nghiệp hàng không vũ trụ và ô tô đòi hỏi vật liệu nhẹ.

Quá trình thiêu kết của gốm sic có tầm quan trọng lớn. Thông qua nghiên cứu và khám phá sâu rộng của nhiều nhà nghiên cứu, các kỹ thuật thiêu kết khác nhau đã được phát triển liên tiếp, bao gồm thiêu kết không áp lực, thiêu kết ép nóng, thiêu kết phản ứng, thiêu kết ép đẳng nhiệt nóng, v.v.

Thiêu kết không áp lực

Thiêu kết không áp lực được coi là phương pháp thiêu kết hứa hẹn nhất cho sic. Theo các cơ chế thiêu kết khác nhau, thiêu kết không áp lực có thể được chia thành thiêu kết pha rắn và thiêu kết pha lỏng. Bằng cách đồng thời thêm một lượng B và C thích hợp (với hàm lượng oxy dưới 2%) vào bột siêu sic siêu mịn, cơ thể thiêu kết SIC với mật độ cao hơn 98% sẽ được thiêu kết vào năm 2020.

Nóng ép thiêu kết

Sic tinh khiết chỉ có thể được thiêu kết dày đặc ở nhiệt độ rất cao mà không có bất kỳ phụ gia thiêu kết nào. Do đó, nhiều người thực hiện các quá trình thiêu kết ép nóng cho SIC. Nhôm và sắt là các chất phụ gia hiệu quả nhất để thúc đẩy sự thiêu kết nóng của SIC. Ngoài ra, quá trình thiêu kết ép nóng chỉ có thể tạo ra các bộ phận SIC với các hình dạng đơn giản và số lượng sản phẩm được sản xuất bởi quá trình thiêu kết ép nóng một lần là rất nhỏ, không có lợi cho sản xuất công nghiệp.

Thiêu kết phản ứng

Carbide silicon được tạo phản ứng, còn được gọi là cacbua silicon tự liên kết, đề cập đến quá trình phôi thép xốp phản ứng với các pha khí hoặc chất lỏng để cải thiện chất lượng của phôi, giảm độ xốp và thiêu kết các sản phẩm hoàn chỉnh với độ chính xác và kích thước nhất định. Bột α-SiC được trộn với than chì theo một tỷ lệ nhất định và được làm nóng đến khoảng 1650 để tạo thành một phôi. Trong khi đó, nó xâm nhập qua SI pha khí hoặc xâm nhập vào phôi, phản ứng với than chì để tạo thành-SiC và kết hợp với các hạt α-SiC hiện có. Khi SI bị xâm nhập hoàn toàn, một cơ thể thiêu kết phản ứng với mật độ hoàn toàn và không thể thu được sự co ngót kích thước. So với các quá trình thiêu kết khác, sự thay đổi kích thước của thiêu kết phản ứng trong quá trình mật độ là tương đối nhỏ và các sản phẩm có kích thước chính xác có thể được tạo ra. Tuy nhiên, sự hiện diện của một lượng lớn SIC trong cơ thể thiêu kết làm suy giảm hiệu suất nhiệt độ cao của gốm sic có phản ứng.

Tâm thi thiêu kết

Để khắc phục những thiếu sót của quá trình thiêu kết truyền thống, công nghệ thiêu kết ép đẳng nhiệt nóng được áp dụng. Trong điều kiện 1900, gốm pha tinh thể mịn với mật độ lớn hơn 98 đã thu được và cường độ uốn ở nhiệt độ phòng có thể đạt 600MPa. Mặc dù thiêu kết ép đẳng nhiệt nóng có thể tạo ra các sản phẩm pha hình dạng phức tạp và dày đặc với tính chất cơ học tốt, nhưng thiêu kết hông phải niêm phong chỗ trống, gây khó khăn cho việc đạt được sản xuất công nghiệp.