Wie kann man das Problem des Sintern von Rissen in der Silizium -Carbid -Keramik lösen? - Vetek Semiconductor

Im Bereich der modernen industriellen Fertigung haben sich Hochleistungskeramikwerkstoffe aufgrund ihrer hervorragenden Verschleißfestigkeit, Hochtemperaturbeständigkeit und chemischen Stabilität nach und nach zu den bevorzugten Werkstoffen für wichtige Industrieanwendungen entwickelt. Hochreine Siliziumkarbid-Keramiken (SiC) sind aufgrund ihrer einzigartigen physikalischen und chemischen Eigenschaften wie hoher Festigkeit, hoher Härte und guter Wärmeleitfähigkeit eine ideale Wahl für viele Industriebereiche geworden. Allerdings war das Problem der Sinterrisse beim Herstellungsprozess von Siliziumkarbidkeramiken schon immer ein Engpass, der die Leistungsverbesserung einschränkte. In diesem Artikel werden die Leistungsprobleme von Sinterrissen in hochleistungsfähigen und hochreinen Siliziumkarbidkeramiken eingehend untersucht und Lösungen vorgeschlagen.

Ⅰ. Anwendungshintergrund der Hochleistungs-Silizium-Carbid-Keramik

Siliziumkarbidkeramik hat breite Anwendungsaussichten in der Luft- und Raumfahrt, der Automobilindustrie, der Energieausrüstung und anderen Bereichen. In der Luft- und Raumfahrt werden Siliziumkarbidkeramiken zur Herstellung von Turbinenschaufeln und Brennkammern verwendet, die extrem hohen Temperaturen und oxidierenden Umgebungen standhalten. In der Automobilindustrie können Siliziumkarbidkeramiken zur Herstellung von Turboladerrotoren verwendet werden, um höhere Geschwindigkeiten und Haltbarkeit zu erreichen. In der Energieausrüstung werden Siliziumkarbidkeramiken häufig in Schlüsselkomponenten von Kernreaktoren und Kraftwerken mit fossilen Brennstoffen eingesetzt, um die Betriebseffizienz und Sicherheit der Ausrüstung zu verbessern.

Ⅱ. Ursachen für Sinterrisse in Siliziumkarbidkeramiken

Siliziumkarbidkeramiken neigen während des Sinterprozesses zu Rissen. Zu den Hauptgründen zählen folgende Aspekte:

Pulvereigenschaften: Die Partikelgröße, die spezifische Oberfläche und die Reinheit des Siliziumkarbidpulvers wirken sich direkt auf den Sinterprozess aus. Hochreines, feinteiliges Siliziumkarbidpulver erzeugt während des Sinterprozesses eher eine gleichmäßige Mikrostruktur, wodurch das Auftreten von Rissen verringert wird.

Formdruck: Der Formdruck hat einen erheblichen Einfluss auf die Dichte und Gleichmäßigkeit des Siliziumkarbid-Rohlings. Ein zu hoher oder zu niedriger Formdruck kann zu Spannungskonzentrationen im Inneren des Rohlings führen und das Risiko von Rissen erhöhen.

Sintertemperatur und -zeit: Die Sintertemperatur der Siliziumkarbidkeramik liegt normalerweise zwischen 2000 ° C und 2400 ° C, und die Isolationszeit ist ebenfalls lang. Unvernünftige Sintertemperatur und Zeitkontrolle führen zu einem abnormalen Kornwachstum und ungleichmäßigen Stress, wodurch Risse verursacht werden.

Heizrate und Kühlrate: Schnelles Erhitzen und Abkühlen führt zu thermischen Spannungen im Inneren des Rohlings, die zur Bildung von Rissen führen. Eine angemessene Kontrolle der Heiz- und Kühlraten ist der Schlüssel zur Vermeidung von Rissen.

Ⅲ. Methoden zur Verbesserung der Sinterrissleistung von Siliziumkarbidkeramiken

Um das Problem der Sinterrisse in Siliziumkarbidkeramik zu lösen, können die folgenden Methoden angewendet werden:

Pulvervorbehandlung: Optimieren Sie die Partikelgrößenverteilung und die spezifische Oberfläche von Siliziumkarbidpulver durch Prozesse wie Sprühtrocknen und Kugelmahlen, um die Sinteraktivität von Pulver zu verbessern.

Formierungsprozessoptimierung: Nutzen Sie fortschrittliche Umformtechnologien wie isostatisches Pressen und Gleitformen, um die Gleichmäßigkeit und Dichte des Rohlings zu verbessern und die Konzentration innerer Spannungen zu reduzieren.

Kontrolle des Sinterprozesses: Optimieren Sie die Sinterkurve, wählen Sie die geeignete Sintertemperatur und Haltezeit und steuern Sie das Kornwachstum und die Spannungsverteilung. Gleichzeitig können Verfahren wie segmentiertes Sintern und heißisostatisches Pressen (HIP) eingesetzt werden, um das Auftreten von Rissen weiter zu reduzieren.

Additive hinzufügen: Hinzufügen geeigneter Mengen an Seltenerdelementen oder Oxidzusatzstoffen wie Yttriumoxid, Aluminiumoxid usw. kann die Sinterverdichtung fördern und die Rissbeständigkeit des Materials verbessern.

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