Thiêu kết Silicon Carbide: Mọi điều bạn nên biết

Giới thiệu

Tầm quan trọng của Vật liệu gốm Silicon Carbide (SiC) Không thể phủ nhận tầm quan trọng của SiC đối với thế giới ngày nay. Đây là một trong những vật liệu gốm tiên tiến được nhắc đến nhiều nhất nhờ tính hữu dụng và các đặc tính cơ học ấn tượng. Hầu như mọi công ty kỹ thuật và ngành công nghiệp công nghệ cao mà bạn thấy ngày nay đều sử dụng vật liệu SiC theo cách này hay cách khác. Nhờ công nghệ tiên tiến, các nhà sản xuất đã phát hiện ra rằng việc thiêu kết silicon carbide có thể giúp bạn có được SiC chất lượng cao, tiết kiệm chi phí.

Trong bài viết hôm nay, bạn sẽ tìm hiểu về các tính chất và ứng dụng của silicon carbide thiêu kết không áp suất Loại. Bạn cũng sẽ khám phá sự khác biệt giữa thiêu kết phản ứng và thiêu kết không áp suất của Silicon Carbide. Cuối cùng, bạn sẽ thấy xu hướng thị trường quốc tế hiện tại và giá trị thị trường của Silicon Carbide thiêu kết.

Đặc điểm của Silicon Carbide thiêu kết

SiC thiêu kết được sản xuất công nghiệp bằng cách thiêu kết bột SiC tinh khiết và nung ở nhiệt độ lên đến 2.100°C. Sau khi nung và gia công đúng cách, bột SiC kết dính lại với nhau tạo thành vật liệu gốm đặc và cứng. Các chất trợ thiêu kết không oxit như Bo rất cần thiết trong quá trình cải thiện độ cứng của SiC. Hiện nay, vật liệu SiC có hai loại chính: SiC thiêu kết phản ứng và SiC thiêu kết không áp suất.

Vật liệu Silicon Carbide thiêu kết (SSiC) đang ngày càng phổ biến vì chúng giống như một phiên bản cải tiến của silicon carbide. Lý do là vì vật liệu SSiC thường có đặc tính cơ học và độ bền vượt trội. Điều này là do chúng đã được tiếp xúc với các quy trình công nghiệp liên quan đến nhiệt độ và gia nhiệt khắc nghiệt. Chúng cũng có mật độ cao hơn, hiệu suất tinh khiết cao hơn và khả năng chống ăn mòn, hóa chất, hao mòn mạnh mẽ.

Tính chất của cacbua silic thiêu kết

Một số tính chất nổi bật của silicon carbide thiêu kết là:

• Hệ số giãn nở nhiệt thấp

• Độ bền nén và độ cứng cao.

• Độ xốp thấp

• Tỷ lệ SiC tinh khiết cao.

• Điểm nóng chảy cao

• Độ ổn định ngay cả ở nhiệt độ cao.

• Khả năng chống ăn mòn, hao mòn và hư hỏng cao.

• Độ dẫn nhiệt và khả năng chống sốc nhiệt tuyệt vời.

• Vật liệu chịu lửa bền

Ứng dụng của Silicon Carbide thiêu kết

Nhờ những tính chất thú vị của silicon carbide thiêu kết, bạn có thể sử dụng nó trong nhiều ứng dụng khác nhau, bao gồm:

• Sản xuất tản nhiệt gốm.

• Sản xuất vòng bi gốm.

• Xe quân sự và áo chống đạn

• Sản xuất lớp lót lò nung

• Sản xuất linh kiện tuabin

• Sản xuất tuyệt vời chất bán dẫn silicon carbide.

• Sản xuất bi, ghế và lớp lót cho van.

So sánh giữa thiêu kết không áp suất và thiêu kết phản ứng của silicon carbide

SiC có thể được sản xuất công nghiệp theo hai kiểu thiêu kết riêng biệt. Đó là: thiêu kết phản ứng SiC và thiêu kết không áp suất SiC. Chúng ta hãy cùng xem xét kỹ hơn cả hai kiểu thiêu kết này.

Phản ứng thiêu kết của Silicon Carbide

Phương pháp này rất đơn giản nếu dùng để thiêu kết SiC. Ở đây, bạn có thể sử dụng nhiệt độ rất thấp, khoảng 1.650°C, để nung hỗn hợp bột carbon và SiC. Đảm bảo hỗn hợp đủ xốp để silicon lỏng có thể thấm qua các lỗ rỗng. Đây chính là nơi phản ứng diễn ra khi bạn thiêu kết (làm nóng). Bạn sẽ thấy silicon lỏng vừa đổ vào phản ứng với carbon, tạo ra lượng SiC đặc thiêu kết dư thừa.

Đây là một quy trình tiêu tốn nhiều năng lượng, nhưng như bạn vừa đọc, quy trình này cũng rất nhanh chóng và đơn giản. Phương pháp này phù hợp hơn với việc sản xuất vật liệu SiC thiêu kết quy mô lớn. Đó là một số ưu điểm chính của phương pháp này so với thiêu kết không áp suất silicon carbide. Tuy nhiên, hầu hết các vật liệu được tạo ra từ quá trình thiêu kết phản ứng thường không đủ đặc để chịu được nhiệt độ rất cao. Bạn không thể quá tin tưởng vào chúng vì bản chất xốp của chúng khiến chúng dễ bị nứt dưới tác động cơ học.

Các sản phẩm từ silicon carbide phản ứng thiêu kết vẫn có thể phục vụ nhiều mục đích và ứng dụng độc đáo khác nhau trong ngành hàng không vũ trụ và kỹ thuật.

Thiêu kết không áp suất của cacbua silic

Phương pháp thiêu kết silicon carbide này không liên quan đến việc thêm áp suất bên ngoài vào SiC có độ tinh khiết cao Bột tùy ý sử dụng. Lò nung chân không với nhiệt độ cao từ 2.100°C đến 2.200°C có thể được sử dụng để thực hiện quá trình thiêu kết không áp suất này. Tất cả những gì cần làm là nung bột silicon carbide trong chân không cho đến khi bột nóng chảy tạo thành một tấm gốm đa tinh thể rất đặc. Quá trình nóng chảy trải qua pha khuếch tán trạng thái rắn, và các hạt từ đó hình thành nên các cổ.

Quá trình thiêu kết không áp suất silicon carbide giúp bạn sản xuất silicon carbide thiêu kết chất lượng cao, tiết kiệm chi phí. Phương pháp này mang lại cho bạn một số lợi thế độc đáo so với phương pháp thiêu kết phản ứng silicon carbide. Một số lợi thế này bao gồm:

• Giảm chi phí sản xuất vì bạn không nhất thiết phải dùng áp suất bên ngoài để thiêu kết bột silicon carbide.

• Quá trình thiêu kết không áp suất của silicon carbide có thể giúp bạn sản xuất bất kỳ loại vật liệu gốm có hình dạng phức tạp nào theo ý muốn.

• Sử dụng phương pháp thiêu kết không áp suất của silicon carbide giúp bạn tránh được những hạn chế của khuôn trong quá trình gia công.

• Quá trình thiêu kết không áp suất của silicon carbide có thể giúp bạn sản xuất ra vật liệu SSiC cao cấp có khả năng chịu nhiệt độ cao và độ bền uốn.

Thiêu kết phản ứng giúp bạn tiết kiệm thời gian và giảm chi phí sản xuất, trong khi thiêu kết không áp suất mang lại cho bạn SSiC tinh khiết, chất lượng vượt trội. Vì vậy, bạn có thể cân nhắc những yếu tố này và đưa ra lựa chọn dựa trên thông số kỹ thuật sản phẩm và kết quả mong đợi.

Tính chất của cacbua silic thiêu kết không áp suất

Việc sản xuất loại silicon carbide thiêu kết không áp suất này trong công nghiệp đã được chứng minh là dễ dàng như thế nào. Dưới đây là một số đặc tính tuyệt vời của vật liệu SiC thiêu kết không áp suất này:

• Có mật độ dao động từ 3,1 -3,2g/cm³.

• Độ cứng Vickers cao 2500 HV0.5.

• 99% silicon carbide nguyên chất

• Vật liệu trơ về mặt hóa học.

• Hệ số giãn nở nhiệt thấp.

• Có độ xốp nhỏ hơn 0,2% do có mật độ cao.

• Nó có thể chịu được nhiệt độ lên tới 1.600°C.

• Cường độ nén 3.000 MPa và cường độ uốn 600 MPa.

• Có tính đàn hồi cao, có mô đun Young khoảng 410 GPa.

• Dẫn nhiệt tốt, với độ dẫn nhiệt đạt tới 120 W/mK.

Ứng dụng của vật liệu cacbua silic thiêu kết không áp suất

Ứng dụng của vật liệu SiC thiêu kết không áp suất trải rộng trên nhiều lĩnh vực công nghiệp. Ngành luyện kim, điện tử, công ty kỹ thuật, hàng không vũ trụ, ô tô và nhiều ngành sản xuất khác đều được hưởng lợi từ SiC thiêu kết không áp suất này. Dưới đây là một số ứng dụng giá trị mà vật liệu silicon carbide thiêu kết không áp suất có thể giúp bạn:

• Sản xuất vòng cơ khí, vòi phun và gioăng cho máy công nghiệp nặng.

• Các ứng dụng nhiệt độ cao như lò nung công nghiệp, ống dẫn gốm để cách điện và bộ tản nhiệt trong chất bán dẫn.

• Sản xuất gương quang học sử dụng bước sóng ngắn để tăng hiệu quả.

• Sản xuất vật liệu mài mòn, phớt cơ khí, dụng cụ cắt, dụng cụ mài và lớp lót lò trong các ngành công nghiệp công nghệ cao.

• Sản xuất áo giáp quân sự, linh kiện tên lửa đạn đạo và áo chống đạn.

• Sản xuất máy bơm cơ khí, thiết bị điện tử cao cấp và chất bán dẫn nhờ độ cứng và độ dẫn nhiệt cao của silicon carbide.

• SiC thiêu kết không áp suất có thể giúp bạn tạo ra lớp phủ cứng chống trầy xước cho các vật liệu khác.

Giá trị thị trường hiện tại và xu hướng thị trường của cacbua silic thiêu kết

Tính đến năm 2023, giá trị thị trường quốc tế của sic thiêu kết đạt con số khổng lồ $725 triệu. Kể từ đó, nhu cầu toàn cầu đã tăng trưởng mạnh mẽ, và giá trị cũng vậy. Năm 2024, con số này đã tăng lên khoảng $1,8 tỷ, thật ấn tượng phải không? Với Tỷ lệ Tăng trưởng Hàng năm (CAGR) là 7,6%, thị trường này vẫn còn tiềm năng mở rộng hơn nữa.

Một số công ty chủ chốt trong ngành này là các công ty hàng đầu như CoorsTek, Hoa Kỳ và Saint-Gobain Performance Ceramics and Refractories, Pháp.

Nếu bạn đang muốn mua vật liệu SiC thiêu kết chất lượng cao và bền, GGSGốm sứ là lựa chọn tốt nhất của bạn. Chúng tôi có nhiều loại vật liệu SiC thiêu kết phản ứng và SiC thiêu kết không áp suất với giá cả phải chăng, hiệu suất cao để đáp ứng nhu cầu của bạn.

Những câu hỏi thường gặp

Hàm lượng năng lượng của silic cacbua thiêu kết là bao nhiêu?

Hàm lượng năng lượng của silicon carbide thiêu kết là khoảng 200.

SiC thiêu kết trực tiếp có tốt hơn SiC liên kết phản ứng không?

Đúng vậy, bạn có thể nói rằng loại SiC thiêu kết trực tiếp tốt hơn loại SiC liên kết phản ứng vì nó hoạt động tốt hơn ở nhiệt độ cực cao.

Tại sao silicon carbide thiêu kết là vật liệu tốt nhất để sản xuất phớt?

Độ cứng và khả năng mài mòn vượt trội của silicon carbide thiêu kết giúp bạn tạo ra các gioăng có độ bền cao. Những gioăng này đáng tin cậy, bền lâu và chống mài mòn nhờ vật liệu silicon carbide thiêu kết.

Phần kết luận

Những đặc tính ấn tượng của silicon carbide thiêu kết đang dần giúp cuộc sống trở nên dễ dàng và thú vị hơn. Đúng vậy, hoàn toàn có thể khẳng định như vậy, xét đến vô số ứng dụng và đóng góp giá trị của nó cho nhiều lĩnh vực và nền kinh tế trên toàn cầu. Bạn có thể gọi vật liệu SSiC là tương lai của gốm sứ tiên tiến. Bây giờ là thời điểm tốt nhất để bạn đầu tư!