1. Структури продукту та спільний дизайн
1.1 Внутрішні властивості складових фаз
(Композитна кераміка з нітриду кремнію та карбіду кремнію)
Нітрид кремнію (Якщо піч N ₄) і карбід кремнію (SiC) обидва ковалентно зв'язані, неоксидна порцеляна, відома своєю надзвичайною ефективністю при високій температурі, руйнівний, і механічно вимагають налаштувань.
Нітрид кремнію демонструє вражаючу стійкість до руйнування, стійкість до термічного удару, і стійкість до повзучості завдяки його унікальній мікроструктурі, що складається з розширених β-Si шести N чотирьох зерен, які забезпечують відхилення від руйнування та системи з’єднання.
Приблизно зберігає міцність 1400 ° C і має відносно низький коефіцієнт теплового розширення (~ 3.2 × 10 ⁻⁶/ К), зниження теплової напруги при швидких змінах температури.
З іншого боку, карбід кремнію має найвищу міцність, теплопровідність (приблизно 120– 150 W/(м · К )для одиночних кристалів), стійкість до окислення, і хімічна інертність, що робить його чудовим для грубих і радіаційних теплових застосувань.
Його величезна заборонена зона (~ 3.3 еВ для 4H-SiC) додатково забезпечує чудову електроізоляцію та радіаційну стійкість, корисні в ядерних і напівпровідникових контекстах.
При включенні в композит, ці матеріали демонструють відповідну поведінку: Si три N чотири покращує довговічність і стійкість до пошкоджень, в той час як SiC покращує термічну адміністрацію та стійкість до використання.
Кераміка, що виходить у результаті, досягає рівноваги, недосяжної на будь-якому окремому етапі, створення високоефективного структурного продукту, призначеного для екстремальних умов експлуатації.
1.2 Складний стиль і мікроструктурна інженерія
Розклад Si шести N ₄– Сполуки SiC передбачають точний контроль циркуляції стадію, морфологія зерна, і міжфазне з’єднання для максимізації спільного впливу.
Загалом, SiC представлений як велика опора частинок (від субмікронних до 1 мкм) всередині матриці Si чотири N₄, хоча функціонально оцінені або розділені архітектури також виявляються для спеціалізованих програм.
Під час спікання– зазвичай за допомогою спікання під тиском газу (ЛІКАР ЗАГАЛЬНОЇ ПРАКТИКИ) або тепле натискання– Біти SiC впливають на зародження та кінетику розвитку зерен β-Si two N four, часто сприяє більш тонким і навіть більш послідовно орієнтованим мікроструктурам.
Це вдосконалення покращує механічну однорідність і мінімізує розмір дефекту, додавання кращої міцності та надійності.
Інтерфейсна сумісність між двома етапами є важливою; через те, що обидва є ковалентними порцелянами з подібним кристалографічним балансом і поведінкою термічного розвитку, вони створюють систематичні або напівузгоджені бордюри, які витримують розклеювання під лотами.
Добавки, такі як оксид ітрію (Y ₂ O ТРИ) і глинозему (Al два O ₃) використовуються як допоміжні засоби спікання для реклами рідкофазного ущільнення Si чотири N₄ без шкоди для безпеки SiC.
Проте, занадто велика кількість додаткових ступенів може погіршити високотемпературну ефективність, тому склад і обробку потрібно максимізувати, щоб мінімізувати плівки з глазурованими зернистими межами.
2. Технології обробки та проблеми ущільнення
( Композитна кераміка з нітриду кремнію та карбіду кремнію)
2.1 Робота з підготовки пудри та техніка надання форми
Високоякісний Si Two N ₄– SiC композити починаються з гомогенного змішування ультрадисперсного, порошки високої чистоти з використанням мокрого круглого помелу, фрезерування стирання, або ультразвукова дисперсія в органічних або рідких середовищах.
Досягнення узгодженої дисперсії є важливим для уникнення кластерів SiC, які можуть функціонувати як концентратори тривоги та знижувати міцність на перелом.
Зв’язуючі речовини та диспергатори додаються для підтримки суспензій для формування стратегій, таких як шликерне лиття, розстилання стрічки, або дробове формування, в залежності від бажаної геометрії елемента.
Після цього зелені тіла ретельно висушують і розпарюють для видалення органіки перед спіканням, процес, який вимагає регулювання швидкості нагріву будинку, щоб запобігти розколюванню або викривленню.
Для виготовлення майже чистої форми, з’являються адитивні методи, такі як струменеве сполучне або стереолітографія, що робить можливим створення складних геометрій, які раніше були недоступні за допомогою традиційної обробки кераміки.
Для цих технологій потрібна спеціальна сировина з максимальною реологією та екологічною міцністю, часто містять порцеляну на основі полімерів або фоточутливі матеріали, наповнені композитними порошками.
2.2 Пристрої для спікання та безпека сцени
Ущільнення Si Six N FOUR– Композитні матеріали SiC є складними через міцний ковалентний зв’язок і мінімальну самодифузію азоту та вуглецю при корисних рівнях температури.
Рідкофазне спікання з використанням оксидів рідкоземельних або лужних планет (напр., Y ДВА О ШІСТЬ, MgO) знижує рівень евтектичної температури та посилює транспортування маси з перехідним відтаванням силікату.
Під газовим стресом (зазвичай 1– 10 МПа N₂), цей розплав полегшує перегрупування, розчин-осадження, і останнє ущільнення при зниженні розпаду Si чотири N ЧОТИРИ.
Присутність SiC впливає на в'язкість і змочуваність рідкої фази, можлива зміна анізотропії росту зерна та останнього вигляду.
Теплова обробка після спікання може бути пов’язана з формуванням повторюваних аморфних фаз на границях зерен, підвищення високотемпературних механічних властивостей і стійкості до окислення.
рентгенівська дифракція (XRD) та скануюча електронна мікроскопія (ЯКИЙ) постійно використовуються для перевірки чистоти етапу, відсутність небажаних других етапів (напр., Сі два Н ДВА О), і однорідною мікроструктурою.
3. Механічна та термічна ефективність під партіями
3.1 Витривалість, Сила, і стійкість до виснаження
Якщо піч N ₄– Композитні матеріали SiC демонструють чудові механічні характеристики на відміну від монолітної порцеляни, з перевищенням міцності на вигин 800 Значення МПа і міцності на руйнування досягають 7– 9 МПа · м 1ST/².
Результат зміцнення фрагментів SiC перешкоджає неправильному зсуву та проліферації переломів, в той час як подовжені Si два N чотири зерна залишаються для забезпечення зміцнення за допомогою висувних і сполучних пристроїв.
Цей підхід подвійного зміцнення робить матеріал надзвичайно стійким до ударів, термоциклування, і механічна втома– життєво важливий для обертових елементів і структурних компонентів в аерокосмічних і енергетичних системах.
Опір повзучості залишається приблизно високим 1300 ° C, пояснюється стабільністю ковалентної мережі та зниженим ковзанням по межі зерна, коли аморфні фази знижуються.
Значення міцності зазвичай відрізняються від 16 до 19 ГПа, забезпечує чудову стійкість до зносу та дезінтеграції в абразивних середовищах, таких як циркуляція з піском або ковзання.
3.2 Термічна адміністрація та стійкість до навколишнього середовища
Додавання SiC значно підвищує теплопровідність композиту, часто подвоюючи, ніж чистий Si шість N ЧОТИРИ (який коливається від 15– 30 W/(м · К) )до 40– 60 W/(м · К) залежно від веб-контенту та мікроструктури SiC.
Ця посилена теплопередача дозволяє набагато надійніше керувати температурою в частинах, схильних до інтенсивного локального нагрівання, такі як вкладиші для згоряння або компоненти, спрямовані до плазми.
Композит зберігає безпеку розмірів за крутих температурних градієнтів, стійкість до розколювання та руйнування в результаті узгодженого термічного розвитку та високого параметра термічного удару (R-значення).
Стійкість до окислення є додатковою важливою перевагою; SiC утворює захисний кремнезем (SiO ₂) шару при впливі кисню при підвищених температурах, що ще більше ущільнює та захищає проблеми з поверхнею.
Цей пасивний шар захищає як SiC, так і Si Three N₄ (який додатково окислюється до SiO ₂ і N ₂), забезпечення тривалої стійкості на повітрі, важка пара, або палаючі атмосфери.
4. Застосування та майбутні технічні траєкторії
4.1 Аерокосмічна, Енергія, і промислові системи
Si Два N ЧОТИРИ– Сполуки SiC поступово застосовуються в газогенераторах нового покоління, де вони дозволяють вищі робочі температури, підвищена паливна ефективність, і мінімізовані вимоги до охолодження.
Такі елементи, як лопаті вітрових турбін, вкладиші камери згоряння, і направляючі лопатки сопла виграють завдяки здатності продукту витримувати термічні зміни та механічні навантаження без істотного погіршення якості.
На атомних електростанціях, особливо високотемпературні газоохолоджувані реактори (HTGR), ці композити діють як газові оболонки або архітектурні опори завдяки своїй стійкості до нейтронного опромінення та здатності утримувати елементи поділу.
У промислових установках, вони використовуються для обробки зрідженої сталі, пічні меблі, і зносостійкі насадки і підшипники, де стандартні метали, безсумнівно, не вистачать занадто рано.
Їхня легкість (товщина ~ 3.2 г/см П'ЯТЬ) також робить їх привабливими для аерокосмічних двигунів і гіперзвукових автомобільних компонентів, що піддаються аеротермічному нагріванню.
4.2 Розширене виробництво та багатофункціональна інтеграція
Нове дослідження зосереджено на розробці Si з функціональним рейтингом шість N FOUR– Каркаси SiC, де структура відрізняється просторово, щоб підвищити тепло, механічний, або електромагнітні житлові властивості в одному елементі.
Системи схрещування, включаючи CMC (керамічний матричний композит) архітектури з волокнистим армуванням (напр., SiC_f/ SiC– Si П'ять N ₄) натиснути на межі стійкості до пошкодження та стійкості до руйнування.
Адитивне виробництво цих сполук дозволяє оптимізувати топологію теплообмінників, мікрореактори, і регенеративні канали кондиціонування повітря з внутрішніми решітчастими структурами, які неможливо отримати за допомогою механічної обробки.
Крім того, їхні фундаментальні діелектричні будівлі та тепловий захист роблять їх кандидатами на прозорі для радарів обтічники та домашні вікна для антен на високошвидкісних платформах.
Оскільки зростає потреба в продуктах, які надійно працюють за екстремальних термомеханічних навантажень, Якщо піч N ₄– Сполуки SiC є важливим прогресом у керамічній інженерії, поєднання ефективності з функціональністю в одному, тривала платформа.
На закінчення, нітрид кремнію– Композитна кераміка з карбіду кремнію демонструє силу матеріалів за проектом, посилюючи витривалість 2 інноваційна порцеляна для створення гібридної системи з можливістю вирощування в найсуворіших функціональних атмосферах.
Їх подальший розвиток, безсумнівно, відіграватиме основну функцію напередодні чистої енергії, аерокосмічний, і комерційні сучасні технології в 21 столітті.
5. Продавець
TRUNNANO є постачальником сферичного вольфрамового порошку з над 12 багаторічний досвід енергозбереження нанобудівництва та розробки нанотехнологій. Він приймає оплату за допомогою кредитної картки, T/T, West Union і Paypal. Trunnano доставлятиме товари клієнтам за кордоном через FedEx, DHL, по повітрю, або морем. Якщо ви хочете дізнатися більше про сферичний порошок вольфраму, будь ласка, зв’яжіться з нами та надішліть запит.
Теги: Композитна кераміка з нітриду кремнію та карбіду кремнію, Si3N4 і SiC, вдосконалена кераміка
Всі статті та фотографії взяті з Інтернету. Якщо є проблеми з авторським правом, будь ласка, зв'яжіться з нами вчасно, щоб видалити.
Зверніться до нас