SiC सिरेमिक तैयारी के लिए दबाव रहित सिंटरिंग क्यों चुनें?

सिलिकॉन कार्बाइड (SiC) सिरेमिकअपनी उच्च कठोरता, उच्च शक्ति, उच्च तापमान प्रतिरोध और संक्षारण प्रतिरोध के लिए जाना जाता है, एयरोस्पेस, पेट्रोकेमिकल और एकीकृत सर्किट उद्योगों में व्यापक अनुप्रयोग पाते हैं। यह देखते हुए कि अधिकांश SiC उत्पाद उच्च-मूल्य-वर्धित आइटम हैं, बाजार की क्षमता पर्याप्त है, विभिन्न देशों से महत्वपूर्ण ध्यान आकर्षित कर रहा है और सामग्री विज्ञान अनुसंधान का केंद्र बिंदु बन गया है। हालाँकि, अति-उच्च संश्लेषण तापमान और SiC सिरेमिक की सघन सिंटरिंग प्राप्त करने की कठिनाई ने उनके विकास को सीमित कर दिया है। SiC सिरेमिक के लिए सिंटरिंग प्रक्रिया महत्वपूर्ण है।

सिंटरिंग विधियों की तुलना कैसे की जाती है: प्रतिक्रिया सिंटरिंग बनाम दबाव रहित सिंटरिंग?

SiC, मजबूत सहसंयोजक बंधन वाले एक यौगिक के रूप में, अपनी संरचनात्मक विशेषताओं के कारण सिंटरिंग के दौरान कम प्रसार दर प्रदर्शित करता है जो उच्च कठोरता, उच्च शक्ति, उच्च पिघलने बिंदु और संक्षारण प्रतिरोध प्रदान करता है। इससे सघनीकरण प्राप्त करने के लिए सिंटरिंग एडिटिव्स और बाहरी दबाव के उपयोग की आवश्यकता होती है। वर्तमान में, SiC की प्रतिक्रिया सिंटरिंग और दबाव रहित सिंटरिंग दोनों में अनुसंधान और औद्योगिक अनुप्रयोग में महत्वपूर्ण प्रगति देखी गई है।

प्रतिक्रिया सिंटरिंग प्रक्रिया के लिएSiC सिरेमिकएक निकट-जाल-आकार की सिंटरिंग तकनीक है, जो सिंटरिंग के दौरान न्यूनतम सिकुड़न और आकार में परिवर्तन की विशेषता है। यह कम सिंटरिंग तापमान, सघन उत्पाद संरचना और कम उत्पादन लागत जैसे फायदे प्रदान करता है, जो इसे बड़े, जटिल आकार के SiC सिरेमिक उत्पादों को तैयार करने के लिए उपयुक्त बनाता है। हालाँकि, इस प्रक्रिया में कमियां हैं, जिनमें हरे शरीर की जटिल प्रारंभिक तैयारी और उप-उत्पादों से संभावित संदूषण शामिल है। इसके अतिरिक्त, प्रतिक्रिया-sintered की ऑपरेटिंग तापमान सीमाSiC सिरेमिकमुफ़्त सी सामग्री द्वारा सीमित है; 1400°C से ऊपर, मुक्त Si के पिघलने के कारण सामग्री की ताकत तेजी से घट जाती है।

SiC सिरेमिक की विशिष्ट सूक्ष्म संरचनाएं विभिन्न तापमानों पर सिंटर की जाती हैं

SiC के लिए दबाव रहित सिंटरिंग तकनीक अच्छी तरह से स्थापित है, जिसमें विभिन्न निर्माण प्रक्रियाओं का उपयोग करने की क्षमता, उत्पाद के आकार और आकार की सीमाओं पर काबू पाने और उचित एडिटिव्स के साथ उच्च शक्ति और कठोरता प्राप्त करने की क्षमता शामिल है। इसके अलावा, दबाव रहित सिंटरिंग सरल है और विभिन्न आकृतियों में सिरेमिक घटकों के बड़े पैमाने पर उत्पादन के लिए उपयुक्त है। हालाँकि, उपयोग किए गए SiC पाउडर की अधिक लागत के कारण यह प्रतिक्रिया-सिन्डर्ड SiC से अधिक महंगा है।

दबाव रहित सिंटरिंग में मुख्य रूप से ठोस-चरण और तरल-चरण सिंटरिंग शामिल है। ठोस-चरण दबाव रहित सिंटेड SiC की तुलना में, प्रतिक्रिया-सिन्डर्ड SiC खराब उच्च तापमान प्रदर्शन प्रदर्शित करता है, विशेष रूप से लचीली ताकत के रूप मेंSiC सिरेमिक1400 डिग्री सेल्सियस से ऊपर तेजी से गिरता है, और उनमें मजबूत एसिड और क्षार के प्रति खराब प्रतिरोध होता है। इसके विपरीत, दबाव रहित ठोस-चरण सिंटरयुक्त होता हैSiC सिरेमिकउच्च तापमान पर बेहतर यांत्रिक गुण और मजबूत एसिड और क्षार में बेहतर संक्षारण प्रतिरोध दिखाते हैं।

प्रतिक्रिया-बंधित SiC के निर्माण के लिए प्रौद्योगिकी

दबाव रहित सिंटरिंग प्रौद्योगिकी में अनुसंधान विकास क्या हैं?

ठोस-चरण सिंटरिंग: ठोस-चरण सिंटरिंगSiC सिरेमिकइसमें उच्च तापमान शामिल होता है लेकिन इसके परिणामस्वरूप स्थिर भौतिक और रासायनिक गुण होते हैं, विशेष रूप से उच्च तापमान पर ताकत बनाए रखना, अद्वितीय अनुप्रयोग मूल्य प्रदान करता है। SiC में बोरॉन (बी) और कार्बन © जोड़ने से, बोरान SiC अनाज की सीमाओं पर कब्जा कर लेता है, एक ठोस समाधान बनाने के लिए SiC में कार्बन को आंशिक रूप से प्रतिस्थापित करता है, जबकि कार्बन सतह SiO2 और SiC में अशुद्धता Si के साथ प्रतिक्रिया करता है। ये प्रतिक्रियाएं अनाज सीमा ऊर्जा को कम करती हैं और सतह ऊर्जा को बढ़ाती हैं, जिससे सिंटरिंग के लिए प्रेरक शक्ति बढ़ती है और घनत्व को बढ़ावा मिलता है। 1990 के दशक से, SiC के दबाव रहित सिंटरिंग के लिए एडिटिव्स के रूप में B और C का उपयोग विभिन्न औद्योगिक क्षेत्रों में व्यापक रूप से लागू किया गया है। मुख्य लाभ अनाज की सीमाओं पर दूसरे चरण या ग्लासी चरण की अनुपस्थिति है, जिसके परिणामस्वरूप साफ अनाज की सीमाएं और उत्कृष्ट उच्च तापमान प्रदर्शन होता है, जो 1600 डिग्री सेल्सियस तक स्थिर होता है। दोष यह है कि पूर्ण घनत्व प्राप्त नहीं हो पाता है, अनाज के कोनों पर कुछ छिद्र बंद हो जाते हैं और उच्च तापमान से अनाज की वृद्धि हो सकती है।

तरल-चरण सिंटरिंग: तरल-चरण सिंटरिंग में, सिंटरिंग सहायता आम तौर पर छोटे प्रतिशत में जोड़ी जाती है, और परिणामी इंटरग्रेन्युलर चरण सिंटरिंग के बाद काफी ऑक्साइड बनाए रख सकता है। नतीजतन, तरल-चरण sintered SiC अनाज सीमाओं के साथ फ्रैक्चर हो जाता है, उच्च शक्ति और फ्रैक्चर क्रूरता प्रदान करता है। ठोस-चरण सिंटरिंग की तुलना में, सिंटरिंग के दौरान बनने वाला तरल चरण प्रभावी ढंग से सिंटरिंग तापमान को कम कर देता है। Al2O3-Y2O3 प्रणाली तरल-चरण सिंटरिंग के लिए अध्ययन की गई सबसे प्रारंभिक और सबसे आकर्षक प्रणालियों में से एक थी।SiC सिरेमिक. यह प्रणाली अपेक्षाकृत कम तापमान पर सघनीकरण को सक्षम बनाती है। उदाहरण के लिए, Al2O3, Y2O3 और MgO युक्त पाउडर बेड में नमूनों को एम्बेड करने से SiC कणों पर MgO और सतह SiO2 के बीच प्रतिक्रियाओं के माध्यम से तरल चरण के निर्माण की सुविधा मिलती है, जिससे कण पुनर्व्यवस्था और पिघल पुनर्अवक्षेपण के माध्यम से घनत्व को बढ़ावा मिलता है। इसके अतिरिक्त, Al2O3, Y2O3, और CaO को SiC के दबाव रहित सिंटरिंग के लिए योजक के रूप में उपयोग किया जाता है जिसके परिणामस्वरूप सामग्री में Al5Y3O12 चरण बनते हैं; बढ़ती CaO सामग्री के साथ, CaY2O4 ऑक्साइड चरण दिखाई देते हैं, जो अनाज की सीमाओं पर तेजी से प्रवेश पथ बनाते हैं और सामग्री की सिंटरबिलिटी में सुधार करते हैं।

एडिटिव्स दबाव रहित सिंटरिंग को कैसे बढ़ाते हैं?SiC सिरेमिक?

एडिटिव्स दबाव रहित सिंटर के घनत्व को बढ़ा सकते हैंSiC सिरेमिक, सिंटरिंग तापमान को कम करें, माइक्रोस्ट्रक्चर को बदलें, और यांत्रिक गुणों में सुधार करें। एडिटिव सिस्टम पर अनुसंधान एकल-घटक से बहु-घटक सिस्टम तक विकसित हुआ है, जिसमें प्रत्येक घटक बढ़ाने में एक अद्वितीय भूमिका निभाता हैSiC सिरेमिकप्रदर्शन। हालाँकि, एडिटिव्स को शामिल करने के कुछ नकारात्मक पहलू भी हैं, जैसे एडिटिव्स और SiC के बीच प्रतिक्रियाएं जो Al2O और CO जैसे गैसीय उप-उत्पादों का उत्पादन करती हैं, जिससे सामग्री की सरंध्रता बढ़ती है। सरंध्रता को कम करना और एडिटिव्स के वजन घटाने के प्रभावों को कम करना भविष्य के तरल-चरण सिंटरिंग के लिए प्रमुख अनुसंधान क्षेत्र होंगेSiC सिरेमिक.**

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