సిలికాన్ కార్బైడ్ సిరామిక్స్నిర్మాణాత్మక సిరమిక్స్లో విస్తృతంగా ఉపయోగించే పదార్థాలలో ఒకటి. వాటి సాపేక్షంగా తక్కువ ఉష్ణ విస్తరణ, అధిక నిర్దిష్ట బలం, అధిక ఉష్ణ వాహకత మరియు కాఠిన్యం, దుస్తులు నిరోధకత మరియు తుప్పు నిరోధకత మరియు ముఖ్యంగా, 1650 ° C కంటే ఎక్కువ ఉష్ణోగ్రతల వద్ద కూడా మంచి పనితీరును నిర్వహించగల సామర్థ్యం కారణంగా, సిలికాన్ కార్బైడ్ సిరామిక్స్ వివిధ రంగాలలో విస్తృతంగా ఉపయోగించబడుతున్నాయి.
సిలికాన్ కార్బైడ్ సిరమిక్స్ కోసం సాధారణ సింటరింగ్ పద్ధతులు: ప్రెజర్లెస్ సింటరింగ్, రియాక్షన్ సింటరింగ్ మరియు రీక్రిస్టలైజేషన్ సింటరింగ్.
రియాక్షన్ సింటరింగ్లో కార్బన్ మూలాన్ని సిలికాన్ కార్బైడ్ పౌడర్తో కలపడం, కాంపాక్ట్ను ఏర్పరుస్తుంది, ఆపై ద్రవ సిలికాన్ అధిక ఉష్ణోగ్రత వద్ద కాంపాక్ట్లోకి చొరబడి కార్బన్తో చర్య జరిపి β-SiCని ఏర్పరుస్తుంది, సాంద్రతను సాధించడం. ఇది సున్నాకి సమీపంలో సంకోచాన్ని ప్రదర్శిస్తుంది, ఇది పెద్ద మరియు సంక్లిష్టమైన భాగాలకు అనుకూలంగా ఉంటుంది. ఇది తక్కువ సింటరింగ్ ఉష్ణోగ్రత మరియు తక్కువ ధరను కలిగి ఉంటుంది, అయితే ఉచిత సిలికాన్ అధిక-ఉష్ణోగ్రత పనితీరును తగ్గిస్తుంది.
రియాక్షన్-సింటెర్డ్ SiC అనేది అధిక బలం, తుప్పు నిరోధకత మరియు ఆక్సీకరణ నిరోధకత వంటి అద్భుతమైన యాంత్రిక లక్షణాలతో అత్యంత ఆకర్షణీయమైన నిర్మాణ సిరామిక్. ఇంకా, ఇది తక్కువ సింటరింగ్ ఉష్ణోగ్రత, తక్కువ సింటరింగ్ ఖర్చు మరియు నికర-ఆకారాన్ని కలిగి ఉంటుంది.
ప్రతిచర్య సింటరింగ్ ప్రక్రియ సులభం. ఇది గ్రీన్ బాడీని సిద్ధం చేయడానికి కార్బన్ మూలం మరియు SiC పౌడర్ను కలపడం, ఆపై, అధిక-ఉష్ణోగ్రత కేశనాళిక శక్తి కింద, పోరస్ గ్రీన్ బాడీలోకి కరిగిన సిలికాన్ను చొరబాట్లు చేయడం. ఈ కరిగిన సిలికాన్ ఆకుపచ్చ శరీరం లోపల కార్బన్ మూలంతో చర్య జరిపి β-SiC దశను ఏర్పరుస్తుంది, ఇది ఏకకాలంలో అసలు α-SiCతో గట్టిగా బంధిస్తుంది. మిగిలిన రంధ్రాలు కరిగిన సిలికాన్తో నిండి ఉంటాయి, తద్వారా సిరామిక్ పదార్థం యొక్క సాంద్రతను సాధించవచ్చు. సింటరింగ్ సమయంలో, పరిమాణం తగ్గించబడుతుంది, నికర-ఆకారాన్ని ఏర్పరుస్తుంది, అవసరమైన విధంగా సంక్లిష్ట ఆకృతులను రూపొందించడానికి అనుమతిస్తుంది. అందువల్ల, ఇది వివిధ సిరామిక్ ఉత్పత్తుల పారిశ్రామిక ఉత్పత్తిలో విస్తృతంగా ఉపయోగించబడుతుంది.
అప్లికేషన్ల పరంగా, అధిక-ఉష్ణోగ్రత కొలిమి ఫర్నిచర్ పదార్థాలు, రేడియంట్ ట్యూబ్లు, హీట్ ఎక్స్ఛేంజర్లు మరియు డీసల్ఫరైజేషన్ నాజిల్లు రియాక్షన్-సింటెర్డ్ సిలికాన్ కార్బైడ్ సిరామిక్స్ యొక్క సాధారణ అప్లికేషన్లు. ఇంకా, సిలికాన్ కార్బైడ్ యొక్క ఉష్ణ విస్తరణ యొక్క తక్కువ గుణకం, అధిక సాగే మాడ్యులస్ మరియు నికర-ఆకారం ఏర్పడే లక్షణాల కారణంగా, ప్రతిచర్య-సింటెర్డ్ సిలికాన్ కార్బైడ్ అంతరిక్ష అద్దాలకు కూడా ఆదర్శవంతమైన పదార్థం. అదనంగా, పొర పరిమాణం మరియు హీట్ ట్రీట్మెంట్ ఉష్ణోగ్రత పెరుగుదలతో, రియాక్షన్-సింటెర్డ్ సిలికాన్ కార్బైడ్ క్రమంగా క్వార్ట్జ్ గ్లాస్ స్థానంలో ఉంది. అధిక స్వచ్ఛత సిలికాన్ కార్బైడ్ పౌడర్ మరియు అధిక స్వచ్ఛత కలిగిన సిలికాన్ ఉపయోగించి పాక్షిక సిలికాన్ దశను కలిగి ఉన్న అధిక-స్వచ్ఛత సిలికాన్ కార్బైడ్ (SiC) భాగాలను ఉత్పత్తి చేయవచ్చు. ఈ భాగాలు ఎలక్ట్రాన్ ట్యూబ్ మరియు సెమీకండక్టర్ వేఫర్ తయారీ పరికరాల కోసం సపోర్ట్ ఫిక్చర్లలో విస్తృతంగా ఉపయోగించబడుతున్నాయి.
ప్రెజర్లెస్ సింటరింగ్ ఘన-దశ మరియు ద్రవ-దశ సింటరింగ్గా విభజించబడింది: ఘన-దశ సింటరింగ్, B/C సంకలితాలతో కలిపి, అధిక ఉష్ణోగ్రతల వద్ద ఘన-దశ వ్యాప్తి సాంద్రతను సాధిస్తుంది, ఫలితంగా మంచి అధిక-ఉష్ణోగ్రత పనితీరు ఉంటుంది కానీ ధాన్యం ముతకగా ఉంటుంది. లిక్విడ్-ఫేజ్ సింటరింగ్ ఒక ద్రవ దశను రూపొందించడానికి Al2O3-Y2O3 వంటి సంకలితాలను ఉపయోగిస్తుంది, ఉష్ణోగ్రతను తగ్గిస్తుంది, ఫలితంగా చక్కటి ధాన్యాలు మరియు అధిక మొండితనం ఏర్పడతాయి. ఈ సాంకేతికత తక్కువ ఖర్చుతో కూడుకున్నది, వివిధ ఆకృతులను అనుమతిస్తుంది మరియు సీలింగ్ రింగ్లు, బేరింగ్లు మరియు బుల్లెట్ ప్రూఫ్ కవచం వంటి ఖచ్చితమైన నిర్మాణ భాగాలకు అనుకూలంగా ఉంటుంది.
SiC కోసం ఒత్తిడి లేని సింటరింగ్ అత్యంత ఆశాజనకమైన సింటరింగ్ పద్ధతిగా పరిగణించబడుతుంది. ఈ పద్ధతి వివిధ నిర్మాణ ప్రక్రియలకు అనుగుణంగా ఉంటుంది, తక్కువ ఉత్పత్తి వ్యయాలను కలిగి ఉంటుంది, ఆకారం లేదా పరిమాణంతో పరిమితం చేయబడదు మరియు భారీ ఉత్పత్తికి అత్యంత సాధారణ మరియు సులభమైన సింటరింగ్ పద్ధతి.
ప్రెజర్లెస్ సింటరింగ్లో 98% సైద్ధాంతిక సాంద్రతతో సిలికాన్ కార్బైడ్ సిన్టర్డ్ బాడీని పొందేందుకు 2000℃ వద్ద ఆక్సిజన్ను కలిగి ఉన్న β-SiCకి బోరాన్ మరియు కార్బన్లను జోడించడం మరియు జడ వాతావరణంలో 2000℃ వద్ద సింటరింగ్ చేయడం జరుగుతుంది. ఈ పద్ధతి సాధారణంగా రెండు విధానాలను కలిగి ఉంటుంది: సాలిడ్-స్టేట్ సింటరింగ్ మరియు లిక్విడ్-స్టేట్ సింటరింగ్. ఒత్తిడి లేని సాలిడ్-స్టేట్ సింటెర్డ్ సిలికాన్ కార్బైడ్ అధిక సాంద్రత మరియు స్వచ్ఛతను ప్రదర్శిస్తుంది మరియు ప్రత్యేకించి, ఇది ప్రత్యేకమైన అధిక ఉష్ణ వాహకత మరియు అద్భుతమైన అధిక-ఉష్ణోగ్రత బలాన్ని కలిగి ఉంటుంది, ఇది పెద్ద-పరిమాణ మరియు సంక్లిష్ట-ఆకారపు సిరామిక్ పరికరాల్లోకి సులభంగా ప్రాసెస్ చేస్తుంది.
ప్రెజర్లెస్ సింటర్డ్ సిలికాన్ కార్బైడ్ ఉత్పత్తులు: (ఎ) సిరామిక్ సీల్స్; (బి) సిరామిక్ బేరింగ్లు; (సి) బుల్లెట్ ప్రూఫ్ ప్లేట్లు
అప్లికేషన్ల పరంగా, SiC యొక్క ఒత్తిడి లేని సింటరింగ్ ఆపరేట్ చేయడం సులభం, మధ్యస్తంగా ఖర్చుతో కూడుకున్నది మరియు వివిధ ఆకృతుల సిరామిక్ భాగాల భారీ ఉత్పత్తికి అనుకూలంగా ఉంటుంది. వేర్-రెసిస్టెంట్ మరియు తుప్పు-నిరోధక సీలింగ్ రింగ్లు, స్లైడింగ్ బేరింగ్లు మొదలైన వాటిలో ఇది విస్తృతంగా ఉపయోగించబడుతుంది. అంతేకాకుండా, వాహనం మరియు ఓడల రక్షణ వంటి బుల్లెట్ ప్రూఫ్ కవచంలో ఒత్తిడి లేని సింటెర్డ్ సిలికాన్ కార్బైడ్ సెరామిక్స్ విస్తృతంగా ఉపయోగించబడుతున్నాయి, అలాగే పౌర సేఫ్లు మరియు ఆర్మర్డ్ ట్రక్కులు, వాటి అధిక పనితీరు కారణంగా, తక్కువ శక్తితో కూడిన సామర్థ్యం కారణంగా. విచ్ఛిన్నం, మరియు తక్కువ ధర. బుల్లెట్ ప్రూఫ్ ఆర్మర్ మెటీరియల్గా, ఇది బహుళ ప్రభావాలకు అద్భుతమైన ప్రతిఘటనను ప్రదర్శిస్తుంది మరియు దాని మొత్తం రక్షణ ప్రభావం సాధారణ సిలికాన్ కార్బైడ్ సిరామిక్స్ కంటే మెరుగైనది. తేలికపాటి స్థూపాకార సిరామిక్ రక్షణ కవచంలో ఉపయోగించినప్పుడు, దాని ఫ్రాక్చర్ పాయింట్ 65 టన్నులకు చేరుకుంటుంది, సాధారణ సిలికాన్ కార్బైడ్ సిరామిక్స్ ఉపయోగించి స్థూపాకార సిరామిక్ రక్షణ కవచం కంటే మెరుగైన రక్షణ పనితీరును ప్రదర్శిస్తుంది.
రీక్రిస్టలైజేషన్ సింటరింగ్లో గ్రేడెడ్ ముతక మరియు చక్కటి SiC కణాలు మరియు అధిక-ఉష్ణోగ్రత చికిత్స ఉంటుంది. చక్కటి కణాలు ఆవిరైపోయి ముతక కణాల మెడ వద్ద ఘనీభవించి, ధాన్యం సరిహద్దు మలినాలను లేకుండా వంతెన నిర్మాణాన్ని ఏర్పరుస్తాయి. ఉత్పత్తి 10-20% సచ్ఛిద్రత, మంచి ఉష్ణ వాహకత మరియు థర్మల్ షాక్ నిరోధకత, కానీ తక్కువ బలం. దీనికి వాల్యూమ్ సంకోచం లేదు మరియు పోరస్ బట్టీ ఫర్నిచర్ మొదలైన వాటికి అనుకూలంగా ఉంటుంది.
రీక్రిస్టలైజేషన్ సింటరింగ్ టెక్నాలజీ విస్తృతంగా దృష్టిని ఆకర్షించింది ఎందుకంటే దీనికి సింటరింగ్ ఎయిడ్స్ జోడించాల్సిన అవసరం లేదు. అల్ట్రా-హై స్వచ్ఛత, పెద్ద-స్థాయి SiC సిరామిక్ పరికరాలను సిద్ధం చేయడానికి రీక్రిస్టలైజేషన్ సింటరింగ్ అనేది అత్యంత సాధారణ పద్ధతి. రీక్రిస్టలైజ్డ్ సింటెర్డ్ SiC సిరామిక్స్ (R-SiC) తయారీ ప్రక్రియ క్రింది విధంగా ఉంటుంది: వివిధ కణ పరిమాణాల యొక్క ముతక మరియు చక్కటి SiC పౌడర్లు ఒక నిర్దిష్ట నిష్పత్తిలో మిళితం చేయబడతాయి మరియు స్లిప్ కాస్టింగ్, మోల్డింగ్ మరియు ఎక్స్ట్రాషన్ వంటి ప్రక్రియల ద్వారా ఆకుపచ్చ ఖాళీలుగా తయారు చేయబడతాయి. అప్పుడు, ఆకుపచ్చ ఖాళీలు జడ వాతావరణంలో 2200~2450 ℃ అధిక ఉష్ణోగ్రత వద్ద కాల్చబడతాయి. చివరగా, సూక్ష్మ కణాలు క్రమంగా వాయువు దశగా ఆవిరైపోతాయి మరియు ముతక కణాలతో సంపర్క బిందువుల వద్ద ఘనీభవించి, R-SiC సిరామిక్లను ఏర్పరుస్తాయి.
R-SiC అధిక ఉష్ణోగ్రతల వద్ద ఏర్పడుతుంది మరియు వజ్రం తర్వాత రెండవ కాఠిన్యం కలిగి ఉంటుంది. ఇది అధిక-ఉష్ణోగ్రత బలం, బలమైన తుప్పు నిరోధకత, అద్భుతమైన ఆక్సీకరణ నిరోధకత మరియు మంచి థర్మల్ షాక్ నిరోధకత వంటి SiC యొక్క అనేక అద్భుతమైన లక్షణాలను కలిగి ఉంది. అందువల్ల, ఇది అధిక-ఉష్ణోగ్రత కొలిమి ఫర్నిచర్, ఉష్ణ వినిమాయకాలు లేదా దహన నాజిల్లకు అనువైన అభ్యర్థి పదార్థం. ఏరోస్పేస్ మరియు మిలిటరీ ఫీల్డ్లలో, ఇంజన్లు, టెయిల్ రెక్కలు మరియు ఫ్యూజ్లేజ్ల వంటి ఏరోస్పేస్ వాహనాల నిర్మాణ భాగాలను తయారు చేయడానికి రీక్రిస్టలైజ్డ్ సిలికాన్ కార్బైడ్ ఉపయోగించబడుతుంది. దాని ఉన్నతమైన మెకానికల్ లక్షణాలు, తుప్పు నిరోధకత మరియు ప్రభావ నిరోధకత కారణంగా, ఇది ఏరోస్పేస్ వాహనాల పనితీరు మరియు సేవా జీవితాన్ని బాగా మెరుగుపరుస్తుంది.