SiC 세라믹 준비를 위해 무압력 소결을 선택하는 이유는 무엇입니까?

실리콘 카바이드(SiC) 세라믹높은 경도, 고강도, 고온 저항 및 내부식성으로 유명한 는 항공우주, 석유화학 및 집적 회로 산업에서 광범위하게 응용됩니다. SiC 제품은 대부분 고부가가치 품목이라는 점을 감안하면 시장 잠재력이 상당해 각국에서 큰 주목을 받으며 재료과학 연구의 중심지로 떠오르고 있다. 그러나 SiC 세라믹은 합성 온도가 매우 높고 치밀한 소결이 어렵기 때문에 개발이 제한되었습니다. 소결 공정은 SiC 세라믹에 매우 중요합니다.

소결 방법을 비교하는 방법: 반응 소결과 무압력 소결?

SiC는 공유결합이 강한 화합물로, 고경도, 고강도, 고융점, 내식성을 갖는 구조적 특성으로 인해 소결 시 확산율이 낮습니다. 이는 치밀화를 달성하기 위해 소결 첨가제와 외부 압력의 사용을 필요로 합니다. 현재 SiC의 반응 소결 및 무압력 소결은 연구 및 산업 응용 분야에서 상당한 발전을 이루었습니다.

반응 소결 공정SiC 세라믹소결 중 수축과 크기 변화가 최소화되는 것이 특징인 거의 그물 모양의 소결 기술입니다. 낮은 소결 온도, 치밀한 제품 구조, 낮은 생산 비용 등의 장점을 제공하여 크고 복잡한 모양의 SiC 세라믹 제품을 제조하는 데 적합합니다. 그러나 이 공정에는 생지의 초기 준비가 복잡하고 부산물로 인한 오염 가능성이 있다는 단점이 있습니다. 또한 반응소결체의 작동 온도 범위는 다음과 같습니다.SiC 세라믹자유 Si 함량에 의해 제한됩니다. 1400°C 이상에서는 유리 Si의 용융으로 인해 재료의 강도가 급격히 감소합니다.

다양한 온도에서 소결된 SiC 세라믹의 일반적인 미세 구조

SiC의 무압력 소결 기술은 다양한 성형 공정을 사용할 수 있는 능력, 제품 형상 및 크기의 한계를 극복하고 적절한 첨가제를 사용하여 고강도 및 인성을 달성하는 등의 이점을 바탕으로 확립되었습니다. 또한, 무압력 소결은 간단하며 다양한 형태의 세라믹 부품을 대량 생산하는 데 적합합니다. 그러나 사용되는 SiC 분말의 가격이 높기 때문에 반응 소결 SiC보다 가격이 더 비쌉니다.

무압력 소결에는 주로 고상 및 액상 소결이 포함됩니다. 고상 무압력 소결 SiC와 비교하여 반응 소결 SiC는 특히 굽힘 강도가 좋지 않아 고온 성능이 좋지 않습니다.SiC 세라믹1400°C 이상에서 급격하게 떨어지며 강산과 강염기에 대한 저항성이 약합니다. 반대로 무압력 고상 소결SiC 세라믹고온에서 우수한 기계적 특성을 나타내고 강산 및 염기에서 더 나은 내식성을 나타냅니다.

반응결합 SiC 제조기술

무압력 소결 기술의 연구 발전은 무엇입니까?

고상 소결: 고상 소결SiC 세라믹고온을 수반하지만 안정적인 물리적, 화학적 특성을 가지며, 특히 고온에서 강도를 유지하여 독특한 응용 가치를 제공합니다. SiC에 붕소(B)와 탄소를 첨가함으로써 붕소는 SiC 결정립계를 점유하여 SiC의 탄소를 부분적으로 치환하여 고용체를 형성하고, 탄소는 표면의 SiO2 및 SiC의 불순물 Si와 반응합니다. 이러한 반응은 결정립계 에너지를 감소시키고 표면 에너지를 증가시켜 소결 추진력을 높이고 치밀화를 촉진시킨다. 1990년대부터 SiC의 무압소결을 위한 첨가제로 B와 C를 사용하는 것이 다양한 산업분야에 널리 적용되어 왔다. 가장 큰 장점은 결정립계에 두 번째 상이나 유리상이 없어 결정립계가 깨끗하고 고온 성능이 뛰어나며 최대 1600°C까지 안정적이라는 것입니다. 단점은 입자 모서리에 일부 닫힌 기공이 있어 완전한 치밀화가 달성되지 않으며 고온으로 인해 입자 성장이 발생할 수 있다는 것입니다.

액상 소결: 액상 소결에서 소결 보조제는 일반적으로 작은 비율로 첨가되며 결과적인 입계상은 소결 후 상당한 산화물을 보유할 수 있습니다. 결과적으로, 액상 소결 SiC는 결정립 경계를 따라 파괴되는 경향이 있어 높은 강도와 ​​파괴 인성을 제공합니다. 고상 소결에 비해 소결 중에 형성된 액상은 소결 온도를 효과적으로 낮춥니다. Al2O3-Y2O3 시스템은 액체상 소결을 위해 연구된 최초이자 가장 매력적인 시스템 중 하나였습니다.SiC 세라믹. 이 시스템은 상대적으로 낮은 온도에서 치밀화를 가능하게 합니다. 예를 들어, Al2O3, Y2O3 및 MgO가 포함된 분말 베드에 샘플을 삽입하면 MgO와 SiC 입자 표면 SiO2 사이의 반응을 통해 액상 형성이 촉진되고 입자 재배열 및 용융 재침전을 통해 치밀화가 촉진됩니다. 또한 SiC의 무압력 소결을 위한 첨가제로 사용되는 Al2O3, Y2O3 및 CaO는 재료에 Al5Y3O12 상을 형성합니다. CaO 함량이 증가함에 따라 CaY2O4 산화물 상이 나타나 결정립계에 빠른 침투 경로를 형성하고 재료의 소결성을 향상시킵니다.

첨가제는 어떻게 무압력 소결을 향상시키는가?SiC 세라믹?

첨가제는 무압력 소결체의 치밀화를 증가시킬 수 있습니다.SiC 세라믹, 소결 온도를 낮추고 미세 구조를 변경하며 기계적 특성을 향상시킵니다. 첨가제 시스템에 대한 연구는 단일 성분 시스템에서 다중 성분 시스템으로 발전했으며, 각 성분은 강화에 독특한 역할을 합니다.SiC 세라믹성능. 그러나 첨가제를 도입하면 Al2O 및 CO와 같은 기체 부산물을 생성하는 SiC와 첨가제 사이의 반응과 같은 단점도 있어 재료의 다공성이 증가합니다. 다공성을 줄이고 첨가제의 중량 감소 효과를 완화하는 것은 미래 액상 소결의 핵심 연구 분야가 될 것입니다.SiC 세라믹.**

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