1. Strukture izdelkov in sodelovanje pri oblikovanju
1.1 Intrinzične lastnosti sestavnih faz
(Kompozitna keramika iz silicijevega nitrida in silicijevega karbida)
Silicijev nitrid (Če je pečica N ₄) in silicijev karbid (SiC) oba sta kovalentno vezana, neoksidni porcelan, ki je znan po izjemni učinkovitosti pri visokih temperaturah, uničujoče, in mehansko zahteva nastavitve.
Silicijev nitrid kaže impresivno odpornost proti zlomu, odpornost na toplotni udar, in stabilnost pri lezenju zaradi njegove edinstvene mikrostrukture, sestavljene iz razširjenih β-Si šest N štirih zrn, ki omogočajo upogibanje loma in povezovalne sisteme.
Ohranja približno žilavost 1400 ° C in ima razmeroma nizek koeficient toplotnega raztezanja (~ 3.2 × 10 ⁻⁶/ K), zmanjšanje toplotnih napetosti med hitrimi spremembami temperature.
Na drugi strani, silicijev karbid uporablja vrhunsko trdnost, toplotna prevodnost (približno 120– 150 W/(m · K )za samotne kristale), oksidacijska odpornost, in kemična inertnost, zaradi česar je odličen za uporabo v grobem in sevalnem odvajanju toplote.
Njegova velika pasovna vrzel (~ 3.3 eV za 4H-SiC) dodatno zagotavlja odlično električno izolacijo in toleranco na sevanje, koristno v jedrskih in polprevodniških kontekstih.
Ko je vključen v kompozit, ti materiali se obnašajo ustrezno: Si tri N štiri izboljša vzdržljivost in odpornost proti poškodbam, medtem ko SiC izboljša toplotno administracijo in odpornost proti uporabi.
Nastala mešana keramika doseže ravnotežje, ki ga ni mogoče doseči na nobeni stopnji samo, ustvarjanje visoko zmogljivega konstrukcijskega izdelka, prilagojenega za ekstremne pogoje uporabe.
1.2 Sestavljeni slog in mikrostrukturno inženirstvo
Postavitev Si šest N ₄– SiC spojine vključujejo natančen nadzor nad stopenjsko cirkulacijo, morfologija zrn, in medfazno povezovanje za povečanje učinkov sodelovanja.
Na splošno, SiC je predstavljen kot odlična podpora za delce (v razponu od submikronskih do 1 µm) znotraj matrike Si štiri N₄, čeprav so funkcionalno ocenjene ali razdeljene arhitekture prav tako odkrite za specializirane aplikacije.
Med sintranjem– običajno s sintranjem pod plinskim tlakom (ZDRAVNIK SPLOŠNE PRAKSE) ali toplo potiskanje– SiC nastavki vplivajo na nukleacijo in razvojno kinetiko β-Si dveh N štirih zrn, pogosto spodbujanje finejših in celo bolj dosledno usmerjenih mikrostruktur.
Ta izboljšava izboljša mehansko homogenost in zmanjša velikost napake, kar prispeva k večji trdnosti in zanesljivosti.
Pomembna združljivost med obema stopnjama je pomembna; zaradi dejstva, da sta oba kovalentna porcelana s podobnim kristalografskim ravnovesjem in obnašanjem pri termičnem razvoju, ustvarjajo sistematične ali polkoherentne meje, ki so odporne proti razvezi pod parcelami.
Dodatki, kot je itrij (Y ₂ O TRI) in aluminijev oksid (Al dva O ₃) se uporabljajo kot pomoč pri sintranju za spodbujanje zgoščevanja Si štirih N₄ v tekoči fazi brez ogrožanja varnosti SiC.
Vendar, preveč dodatnih stopenj lahko poslabša učinkovitost pri visokih temperaturah, zato je treba sestavo in predelavo čim bolj povečati, da zmanjšamo glazirane zrnate robove.
2. Tehnike obdelave in izzivi zgoščevanja
( Kompozitna keramika iz silicijevega nitrida in silicijevega karbida)
2.1 Priprava pudra in tehnike oblikovanja
Visokokakovostni Si Two N ₄– SiC kompoziti se začnejo s homogenim mešanjem ultrafinih, praški visoke čistosti z mokrim okroglim mletjem, atrijsko rezkanje, ali ultrazvočno disperzijo v organskih ali tekočih medijih.
Doseganje dosledne disperzije je bistvenega pomena, da se izognemo grozdu SiC, ki lahko delujejo kot koncentratorji anksioznosti in zmanjšajo trdnost zloma.
Veziva in disperzijska sredstva prispevajo k podpori suspenzij za oblikovanje strategij, kot je drsno litje, širjenje traku, ali brizganje, odvisno od želene geometrije elementa.
Zelena telesa se nato skrbno posušijo in razvežejo, da se odstranijo organske snovi pred sintranjem, proces, ki zahteva regulirane stopnje ogrevanja doma, da se prepreči cepitev ali zvijanje.
Za proizvodnjo skoraj neto oblike, pojavljajo se aditivne tehnike, kot je brizganje veziva ali stereolitografija, kar omogoča zapletene geometrije, ki prej niso bile dosegljive s tradicionalno obdelavo keramike.
Te tehnike potrebujejo prilagojene surovine z največjo reologijo in okolju prijazno žilavostjo, ki pogosto vključujejo porcelan, pridobljen iz polimerov, ali fotoobčutljive materiale, polnjene s kompozitnimi prahovi.
2.2 Naprave za sintranje in varnost odra
Zgostitev Si Six N FOUR– SiC kompoziti so zahtevni zaradi trdne kovalentne vezi in minimalne samodifuzije dušika in ogljika pri uporabnih temperaturnih ravneh.
Sintranje v tekoči fazi z uporabo oksidov redkih zemelj ali alkalnih planetov (npr., Y DVA O ŠEST, MgO) zniža raven evtektične temperature in izboljša transport mase s prehodnim odmrzovanjem silikata.
Pod plinskim stresom (običajno 1– 10 MPa N ₂), ta talina olajša preureditev, raztopina - oborina, in zadnje zgoščevanje ob zmanjšanju razpada Si štiri N ŠTIRI.
Prisotnost SiC vpliva na viskoznost in omočljivost tekoče faze, morebitno spreminjanje anizotropije rasti zrn in zadnjega videza.
Toplotne obdelave po sintranju so lahko povezane s ponavljajočimi se amorfnimi fazami na mejah zrn., povečanje mehanskih lastnosti pri visokih temperaturah in odpornosti proti oksidaciji.
Rentgenska difrakcija (XRD) in vrstično elektronsko mikroskopijo (KI) se dosledno uporabljajo za potrjevanje stopenjske čistosti, pomanjkanje nezaželenih drugih stopenj (npr., Si dva N DVA O), in enotno mikrostrukturo.
3. Mehanska in toplotna učinkovitost pod veliko
3.1 Vzdržljivost, Moč, in odpornost proti izčrpanosti
Če pečica N ₄– Kompoziti SiC kažejo vrhunsko mehansko zmogljivost v primerjavi z monolitnimi porcelani, s prekoračitvijo upogibnih trdnosti 800 MPa in vrednosti lomne trdnosti dosežejo 7– 9 MPa · m 1ST/².
Rezultat ojačitve fragmentov SiC ovira napačno premikanje in širjenje zlomov, medtem ko podaljšana Si dva N štiri zrna ostanejo, da zagotovijo ojačitev z izvlečnimi in povezovalnimi napravami.
Ta pristop dvojnega utrjevanja povzroči, da je material izjemno odporen na udarce, termično kroženje, in mehanska utrujenost– ključnega pomena za vrtljive elemente in strukturne komponente v vesoljskih in energetskih sistemih.
Odpornost proti lezenju ostaja izjemna približno 1300 ° C, pripisujejo stabilnosti kovalentne mreže in zmanjšanemu drsenju meje zrn, ko se amorfne faze znižajo.
Vrednosti trdnosti se na splošno razlikujejo od 16 do 19 GPa, zagotavlja izjemno odpornost proti obrabi in razkroju v abrazivnih okoljih, kot so kroženje s peskom ali drsenje.
3.2 Toplotno upravljanje in okoljska trajnost
Dodatek SiC bistveno poveča toplotno prevodnost kompozita, pogosto podvojitev čistega Si šest N ŠTIRI (ki sega od 15– 30 W/(m · K) )do 40– 60 W/(m · K) odvisno od spletne vsebine in mikrostrukture SiC.
Ta povečana zmogljivost prenosa toplote omogoča veliko bolj zanesljivo upravljanje toplote v delih, ki so izpostavljeni intenzivnemu lokalnemu segrevanju, kot so zgorevalne obloge ali komponente, obrnjene proti plazmi.
Kompozit ohranja dimenzijsko varnost pod strmimi toplotnimi gradienti, odpornost na lomljenje in lomljenje kot rezultat usklajenega toplotnega razvoja in visokega parametra toplotnega šoka (R-vrednost).
Odpornost proti oksidaciji je dodatna ključna prednost; SiC tvori zaščitni silicijev dioksid (SiO ₂) plasti ob izpostavljenosti kisiku pri povišanih temperaturah, ki še bolj zgosti in zavaruje površinske težave.
Ta pasivna plast ščiti SiC in Si Three N₄ (ki dodatno oksidira v SiO ₂ in N ₂), zagotavljanje dolgoročne obstojnosti na zraku, težka para, ali goreče atmosfere.
4. Aplikacije in prihodnje tehnične usmeritve
4.1 Aerospace, energija, in industrijski sistemi
Si Dva N ŠTIRI– Spojine SiC se postopoma uporabljajo v plinskih generatorjih naslednje generacije, kjer omogočajo višje delovne temperature, povečana učinkovitost goriva, in zmanjšane zahteve po hlajenju.
Elementi, kot so lopatice vetrnih turbin, obloge zgorevalne komore, in lopatice vodila šob pridobijo zaradi zmožnosti izdelka, da prenese toplotno kolesarjenje in mehanske obremenitve brez bistvenega poslabšanja.
V atomskih elektrarnah, zlasti visokotemperaturnih plinsko hlajenih reaktorjev (HTGR), ti kompoziti delujejo kot plinske obloge ali arhitekturne podpore zaradi svoje odpornosti na nevtronsko obsevanje in sposobnosti zadrževanja fisijskih predmetov.
V industrijskih napravah, uporabljajo se pri ravnanju z utekočinjenim jeklom, pohištvo za peči, in proti obrabi odporne šobe in ležaji, kjer bi standardne kovine zagotovo prekmalu padle.
Njihova lahka narava (debelina ~ 3.2 g/cm PET) prav tako so privlačni za vesoljske pogone in hiperzvočne avtomobilske komponente, ki so izpostavljene aerotermičnemu segrevanju.
4.2 Napredna proizvodnja in večnamenska integracija
Nastajajoča študija se osredotoča na razvoj funkcionalno ocenjenega Si šest N ŠTIRI– SiC ogrodja, kjer se struktura prostorsko razlikuje za izboljšanje toplote, mehanski, ali elektromagnetne stanovanjske lastnosti v enem samem elementu.
Sistemi križanj, vključno s CMC (keramični matrični kompozit) arhitekture z vlakneno ojačitvijo (npr., SiC_f/ SiC– Si Pet N ₄) pritisnite meje tolerance poškodb in napetosti do okvare.
Dodatna proizvodnja teh spojin omogoča topološko optimizirane toplotne izmenjevalce, mikroreaktorji, in regenerativnih klimatskih kanalov z notranjimi mrežastimi strukturami, ki jih ni mogoče doseči s strojno obdelavo.
Poleg tega, zaradi svojih temeljnih dielektričnih zgradb in toplotne zaščite so kandidati za radarsko prosojne kupole in antenska domača okna na platformah za visoke hitrosti.
Ker rastejo potrebe po izdelkih, ki zanesljivo delujejo pri ekstremnih termomehanskih obremenitvah, Če je pečica N ₄– Spojine SiC pomenijo kritičen napredek v keramičnem inženirstvu, združuje učinkovitost s funkcionalnostjo v enem, trajna platforma.
Za zaključek, silicijev nitrid– Kompozitna keramika iz silicijevega karbida kaže moč materialov po zasnovi, izkoriščanje vzdržljivosti 2 inovativni porcelani za proizvodnjo hibridnega sistema s sposobnostjo rasti v najtežjih funkcionalnih atmosferah.
Njihov nadaljnji napredek bo zagotovo imel glavno vlogo pred čisto močjo, letalstvo, in komercialne sodobne tehnologije v 21. stoletju.
5. Prodajalec
TRUNNANO je dobavitelj sferičnega volframovega prahu z nad 12 dolgoletne izkušnje pri varčevanju z energijo v nanogradnjah in razvoju nanotehnologije. Sprejema plačilo s kreditno kartico, T/T, West Union in Paypal. Trunnano bo pošiljal blago strankam v tujino prek FedExa, DHL, po zraku, ali po morju. Če želite izvedeti več o sferičnem volframovem prahu, vas prosimo, da nas kontaktirate in pošljete povpraševanje.
Oznake: Kompozitna keramika iz silicijevega nitrida in silicijevega karbida, Si3N4 in SiC, napredna keramika
Vsi članki in slike so iz interneta. Če obstajajo težave z avtorskimi pravicami, za brisanje nas pravočasno kontaktirajte.
Povprašajte nas