Invoering

Siliciumcarbide is tegenwoordig een van de meest gebruikte geavanceerde keramische materialen. De indrukwekkende hardheid en hoge thermische geleidbaarheid zijn enkele van de uitstekende eigenschappen die hebben geleid tot een toegenomen vraag naar en productie van deze SiC-materialen. Dankzij recente technologie kunt u siliciumcarbide industrieel produceren door drukloos sinteren van SiC-poeder of een reactief gebonden proces. Het artikel van vandaag geeft u een overzicht van drukloos gesinterd siliciumcarbide, de eigenschappen, toepassingen en hoe ze zich verhouden tot siliciumcarbide en andere materialen. U leert ook hoe reactief sinteren verschilt van drukloos sinteren bij de productie van SiC. Tot slot bekijkt u de huidige markttrends voor drukloos gesinterd siliciumcarbide.

Gesinterd siliciumcarbide

Gesinterd siliciumcarbide (SSIC) is een type siliciumcarbide dat verkregen wordt door zeer zuiver fijn siliciumcarbidepoeder te sinteren tot een vast keramisch materiaal. Dit kan industrieel worden gedaan onder hoge temperaturen en druk. SSIC-materialen hebben een hoge druksterkte en hardheid, een hoge thermische geleidbaarheid en een sterke chemische en roestbestendigheid. Toepassingen die een hoge maatnauwkeurigheid, hoge temperaturen en thermische stabiliteit vereisen, profiteren van het gebruik van deze SSIC-materialen. Drukloos gesinterd siliciumcarbide en reactief gesinterd siliciumcarbide zijn de belangrijkste varianten van SSIC-materialen.

Wat is drukloos gesinterd siliciumcarbide?

Drukloos gesinterd siliciumcarbide is een soort gesinterd SiC-materiaal dat wordt geproduceerd door het sinteren van ultrafijn, zeer zuiver siliciumcarbidepoeder in een vacuümatmosfeer bij atmosferische druk en hoge temperaturen van 1980 °C tot 2200 °C. Zoals de naam al aangeeft, is er geen externe druk nodig om deze materialen te produceren. Soms kunnen tijdens het persen sinteradditieven zoals aluminiumoxide (Al2O3) en boorcarbide (B4C) worden gebruikt om het SiC-poeder te versmelten tot vaste keramische materialen met een hoge thermische stabiliteit. Drukloos sinteren zorgt ervoor dat de keramische materialen een zeer dichte massa krijgen, omdat de dichtheid tijdens de productie wordt verhoogd tot boven 95% van de theoretische dichtheid.

Eigenschappen van drukloos gesinterd siliciumcarbide

Hier zijn enkele van de unieke eigenschappen van Pressureless Sintered SiC-materialen:

• Het heeft een hoge hardheid

• Een hoog smeltpunt van 3103K

• Dichtheid van 3,21 g/cm³

• Hoge bestendigheid tegen corrosie en chemische stoffen.

• Hoge thermische geleidbaarheid van meer dan 200 Wm-1k-1

• Een grote elasticiteitsmodulus die 410 GPa bereikt

• Het vermogen om hoge temperaturen te weerstaan die oplopen tot 1.600°C

• Hoge druksterkte van ongeveer 3000 MPa

• SiC-zuiverheidswaarde van 99%

• Een porositeit van minder dan 0,2%

• Vickers-hardheid van 2.500HVO.5

• Thermische uitzettingscoëfficiënt van 4×10-6i°C

Vergelijking tussen reactie-sinteren en drukloos sinteren van siliciumcarbide

Er zijn twee belangrijke manieren om gesinterd siliciumcarbide industrieel te produceren: reactief sinteren en drukloos sinteren van siliciumcarbide.

Reactiesinteren van siliciumcarbide

Dit type SSIC-materiaal kan worden geproduceerd door grafiet en fijne deeltjes alfa-SiC in een vooraf bepaalde hoeveelheid te mengen. Verhit het vervolgens tot 1650 °C; de hoge temperaturen zorgen ervoor dat het alfa-SiC reageert met de koolstof in het grafietlichaam, waardoor bèta-SiC ontstaat. Vervolgens wordt silicium volledig geïnfiltreerd en worden de resterende poriën gevuld om een reactief gesinterd SSIC-materiaal te verkrijgen. Dit proces is sneller en goedkoper dan drukloze SSIC-materialen. sintertemperaturen zijn alles wat nodig is om deze reactie-SSIC-materialen te produceren. Hoewel het reactie-sinterproces effectief is voor de productie van grote materialen, hebben de geproduceerde materialen meestal geen gelijkmatige dichtheid. Sommige scheuren zelfs na de eindproductie. Het reactie-sinterproces is ook niet milieuvriendelijk. Gas en vloeistof dringen er meer doorheen dan bij drukloos gesinterd SSIC vanwege de grote porositeit van deze reactie-sinterde SSIC-materialen.

Drukloos sinteren van siliciumcarbide

U kunt SSIC-materialen vervaardigen door middel van drukloos sinteren, waarbij zeer zuivere, ultrafijne SiC-poeders worden verhit tot vaste stoffen. keramische materialen. Dit kan op twee manieren worden gedaan: Vaste fase sinteren en vloeibare fase sinteren:

Vaste fase sinteren

Bij dit type sinteren heb je twee vaste oplossingen, die we additieven kunnen noemen: borium en koolstof. Je kunt borium gebruiken om de energie van de hersengrens van het SiC-oppervlak te verlagen, terwijl koolstof siliciumdioxide (silicacarbide) verwijdert aan het oppervlak waar SiC zich bevindt, wat de oppervlakte-energie verhoogt. Bij vastfase-sinteren worden andere additieven gebruikt, zoals aluminiumoxide (Al₂O₂), boornitride (BN) of een combinatie van boorcarbide en aluminiumoxide.

Vloeistoffase sinteren

In deze fase kunt u verschillende eutectische oxiden zoals Y₂O₂-Al₂O₂ gebruiken als additief of als één element. Deze fase werkt beter bij lage temperaturen. De verdichting van SiC wordt bereikt door de beweging van de SiC-deeltjes, de diffusie en overdracht van massa, die wordt gegenereerd door het lage eutectische punt.

Sommige fabrikanten geven de voorkeur aan het sinteren in de vloeibare fase boven het sinteren in de vaste fase, omdat het een goede thermische stabiliteit heeft, minder grondstoffen nodig heeft en de productiekosten lager zijn.

Over het algemeen levert drukloos sinteren van siliciumcarbide superieure SSIC-materialen op met een hogere zuiverheid en een betere dichtheid. Dit betekent dat het gebruikt kan worden in industrieën die elektronische apparaten met hoge temperaturen produceren, of zelfs in toepassingen die hoge precisie en thermische stabiliteit vereisen. Wilt u echter tijd besparen en uw productiekosten verlagen, dan kunt u kiezen voor het reactie-sinterproces voor de productie van gesinterd SiC. Uw keuze voor deze twee hangt dus af van uw plannen en de manier waarop u uw toepassing wilt uitvoeren.

Vergelijking tussen gesinterd siliciumcarbide en siliciumcarbide

Gesinterd siliciumcarbide (SSIC) is een type SiC-keramisch materiaal dat wordt geproduceerd door het sinteren van ultrafijne en zeer zuivere SiC-deeltjes tot harde en supervaste keramische materialen. Siliciumcarbide (SiC) daarentegen is een geavanceerd keramisch materiaal Gemaakt van silicium en carbide. SiC bestaat in de kunstmatige vorm, carborundum, of de natuurlijke vorm, moissaniet. Deze twee elementen (silicium en koolstof) worden in hightechindustrieën onder intense hitte chemisch gecombineerd om keramische materialen te produceren met een hoge druksterkte, hardheid, thermische stabiliteit en corrosie- en chemicaliënbestendigheid. SiC-materialen kunnen voornamelijk worden gebruikt voor de productie van schuurmiddelen, taaie materialen met een gehard oppervlak, zoals keramische koellichamen, machineonderdelen, onderdelen voor de lucht- en ruimtevaart en automotoren, enz.

SSIC-materialen zijn over het algemeen beter dan siliciumcarbidematerialen omdat deze materialen sterker worden door intense hitte, hun porositeit is verminderd en hun elektrische en thermische geleidbaarheid aanzienlijk is verbeterd vergeleken met die van siliciumcarbidecomponenten.

Toepassingen van drukloos gesinterd siliciumcarbide

Drukloos gesinterd siliciumcarbide kent tegenwoordig talloze toepassingen in diverse sectoren. Enkele daarvan zijn:

Verwerkende industrie

U kunt deze hoogwaardige drukloze SSIC-materialen gebruiken voor de productie van afdichtingsringen, glijlagers en slijtvaste onderdelen in zware industriële machines.

Elektrische industrie

In de hedendaagse elektrotechnische industrie kunt u deze keramische SSIC-materialen gebruiken voor de productie van halfgeleiders, wapens en artillerie, hoogtemperatuurvermogenselektronica en apparatuur, vanwege hun uitstekende druksterkte en de goede bestendigheid tegen ongunstige omstandigheden.

Metaalindustrie

U kunt drukloos gesinterd siliciumcarbide gebruiken bij de productie van metalen instrumenten en apparatuur die snelle warmteoverdracht of elektrische geleiding vereisen. Materialen zoals keramische koellichamen, verbrandingsmondstukken, ovenbekledingscomponenten, enz.

Glasindustrie

Materialen van glas, zoals ramen, voorruiten van auto's, zijspiegels en optische instrumenten, kunnen allemaal worden gemaakt van drukloos gesinterd SiC-materiaal.

Huidige markttrends en marktwaarde van drukloos gesinterd siliciumcarbide

De markt voor drukloos gesinterd siliciumcarbide groeit met een verbazingwekkende snelheid, als je de wereldeconomie bekijkt. Waarom? Dat komt simpelweg doordat er momenteel geen betere alternatieven zijn voor siliciumcarbidekeramiek en de verschillende soorten siliciumcarbide, waaronder de drukloze SSIC-materialen.

In 2023 werd de wereldwijde markt voor drukloos gesinterd SiC gewaardeerd op $2,3 miljard, met een omvang van meer dan $3 miljard. Wilt u investeren? Houd er dan rekening mee dat de samengestelde jaarlijkse groei (CAGR) 8,5% bedraagt in de periode 2024-2030, wat betekent dat de marktwaarde naar verwachting $3,8 miljard zal bedragen in 2030.

Hier bij GGSCeramicsWij bieden de beste mix van drukloze gesinterde siliciumcarbide keramische materialen tegen betaalbare prijzen, geheel afgestemd op uw keramische behoeften.

Veelgestelde vragen

Bij welke temperatuur sintert siliciumcarbide?

Siliciumcarbide sintert bij temperaturen tussen 1950°C en 2200°C.

Hebben siliciumcarbidematerialen beperkingen?

Ja, vanwege hun hoge sterkte zijn ze vaak erg broos en reageren ze slecht op harde stoten of mechanische schokken.

Wat is de stijfheid van SiC?

De stijfheid van siliciumcarbidematerialen bedraagt ongeveer 440 GPa - 490 GPa. Dit geeft aan dat het zijn oorspronkelijke vorm kan behouden, ongeacht de mechanische belasting.

Conclusie

Drukloos gesinterd siliciumcarbide is een voordelige maar effectieve soort siliciumcarbidekeramiek. Dankzij de verbeterde mechanische eigenschappen, ultrahoge zuiverheid, hoge dichtheid en diverse toepassingen in diverse sectoren, zal het in de nabije toekomst ongetwijfeld een grote rol spelen in innovaties. Houd deze siliciumcarbidematerialen en -producten in de gaten.