Koji čimbenici utječu na čvrstoću keramike od silicij karbida?

1. Čimbenici sirovina
Kvaliteta praha silicijevog karbida: uključujući čistoću, raspodjelu veličine čestica, oblik čestica itd. Prah silicijevog karbida visoke čistoće obično može proizvesti keramiku veće čvrstoće. Prahovi s ravnomjernom i finom raspodjelom veličine čestica pogoduju zgušnjavanju sinteriranja i poboljšavaju čvrstoću. Prahove s pravilnim oblikom čestica i dobrom sferičnošću lakše je čvrsto složiti tijekom oblikovanja i sinteriranja, čime se poboljšava čvrstoća keramike.
Vrsta i sadržaj aditiva: Kako bi se pospješilo sinteriranje keramike od silicij-karbida, često se dodaju neka sredstva za sinteriranje. Različiti aditivi imaju različite učinke na čvrstoću. Na primjer, neki aditivi metalnih oksida mogu formirati tekuću fazu tijekom sinteriranja, pospješiti difuziju materijala i rast zrna, čime se poboljšava čvrstoća; ali ako je dodana količina prevelika, to može dovesti do prekomjernih zaostalih faza, što će smanjiti čvrstoću.
2. Čimbenici procesa pripreme
Metoda kalupljenja: Različite metode kalupljenja utjecat će na gustoću i mikrostrukturu keramike, a time i na čvrstoću. Na primjer, vrućim prešanjem se obično može proizvesti keramika od silicij-karbida visoke gustoće i čvrstoće, jer su pod visokom temperaturom i visokim pritiskom čestice čvršće povezane. Gustoća keramike pripremljene metodama kao što je klizno injekcijsko prešanje je relativno niska, a čvrstoća također može utjecati u određenoj mjeri.
Temperatura i vrijeme sinteriranja: Temperatura i vrijeme sinteriranja imaju važan utjecaj na čvrstoću silicij-karbid keramike. Odgovarajuće povećanje temperature sinteriranja može pospješiti rast zrna i difuziju materijala te poboljšati gustoću i čvrstoću keramike. Međutim, ako je temperatura previsoka, može uzrokovati nenormalan rast zrna, nedostatke poput pora i smanjiti čvrstoću. Vrijeme sinteriranja koje je predugo ili prekratko također će imati negativan učinak na čvrstoću.
Kontrola atmosfere: Atmosfera tijekom procesa sinteriranja također utječe na čvrstoću keramike od silicij karbida. Sinteriranje u inertnoj atmosferi ili redukcijskoj atmosferi može izbjeći oksidaciju silicijevog karbida, što je korisno za poboljšanje čvrstoće. Sinteriranje u oksidirajućoj atmosferi može uzrokovati stvaranje oksidnog sloja na površini silicijevog karbida, što utječe na vezivanje između čestica i smanjuje čvrstoću.
3. Mikrostrukturni čimbenici
Veličina zrna: Općenito govoreći, što je manja veličina zrna, veća je čvrstoća keramike od silicij karbida. To je zato što fino zrnata keramika ima više granica zrna, što može spriječiti širenje pukotina, čime se poboljšava čvrstoća. Osim toga, fino zrnata keramika obično je gušća, što je korisno za povećanje čvrstoće.
Struktura granica zrna: Struktura i svojstva granica zrna imaju važan utjecaj na čvrstoću silicij-karbid keramike. Dobro spajanje granica zrna može poboljšati čvrstoću keramike, dok će nečistoće, pore i drugi nedostaci na granicama zrna smanjiti čvrstoću. Kontrolom procesa sinteriranja i dodavanjem odgovarajućih aditiva može se poboljšati struktura granica zrna i čvrstoća keramike.
Poroznost: prisutnost pora smanjit će čvrstoću keramike od silicij karbida. Poroznost ne samo da će smanjiti efektivnu nosivu površinu, već će također postati točka koncentracije naprezanja, što je lako uzrokovati širenje pukotine. Stoga je smanjenje poroznosti keramike jedan od važnih načina povećanja čvrstoće.
4. Ekološki čimbenici korištenja
Temperatura: Čvrstoća keramike od silicij-karbida mijenjat će se s porastom temperature. Unutar određenog temperaturnog raspona, čvrstoća može opasti s porastom temperature. To je zato što se atomska difuzija ubrzava na visokoj temperaturi, sila vezivanja na granici zrna je oslabljena i može doći do puzanja i drugih pojava, što rezultira smanjenom čvrstoćom.
Kemijska korozija: U nekim korozivnim okruženjima keramika od silicij-karbida može biti kemijski korodirana, čime se smanjuje čvrstoća. Na primjer, u jakoj kiselini, jakoj alkaliji i drugim sredinama, silicijev karbid može proći kroz kemijske reakcije, što rezultira površinskom korozijom i oštećenjem strukture, smanjujući čvrstoću.
Mehanička opterećenja: Tijekom uporabe, ako je keramika od silicij-karbida izložena pretjeranom mehaničkom naprezanju, poput udara, vibracija itd., mogu se stvoriti i proširiti pukotine, smanjujući čvrstoću. Osim toga, dugotrajno cikličko naprezanje također može uzrokovati oštećenje uslijed zamora i smanjiti čvrstoću keramike.
Ako želite znati čimbenike koji utječu na čvrstoću silicij-karbid keramike, slobodno pratite www.ceramicstimes.com!