يعد تفاعل كربيد السيليكون طريقة مهمة لإنتاج مواد سيراميكية عالية الأداء. تستخدم هذه الطريقة المعالجة الحرارية لمصادر الكربون والسيليكون عند درجات حرارة عالية لجعلها تتفاعل لتكوين سيراميك كربيد السيليكون.
1. تحضير المواد الخام. تشتمل المواد الخام لكربيد السيليكون الملبد بالتفاعل على مصدر الكربون ومصدر السيليكون. مصدر الكربون عادة ما يكون أسود الكربون أو بوليمر يحتوي على الكربون، في حين أن مصدر السيليكون هو مسحوق السيليكا. تحتاج هذه المواد الخام إلى سحقها وغربلتها وخلطها لضمان حجم جسيمات موحد، مع التحكم أيضًا في تركيبها الكيميائي من أجل الحصول على سيراميك كربيد السيليكون عالي الجودة أثناء المعالجة الحرارية.
2. الشكل. ضع المواد الخام المختلطة في قالب التشكيل للقولبة. هناك أنواع عديدة من طرق القولبة، ويشيع استخدامها هي القولبة بالضغط والقولبة بالحقن. القولبة بالضغط هي ضغط مسحوق المواد الخام تحت الضغط لتشكيلها، في حين أن القولبة بالحقن هي المادة الخام المخلوطة بمادة لاصقة، ويتم رشها في القالب من خلال حقنة لتشكيلها. بعد التشكيل، من الضروري إجراء معالجة إزالة القالب لإزالة قطعة السيراميك من القالب.
3. المعالجة الحرارية. يتم وضع الجسم الخزفي المشكل في فرن المعالجة الحرارية من أجل التلبيد. تنقسم عملية التلبيد إلى مرحلتين: مرحلة الكربنة ومرحلة التلبيد. في مرحلة الكربنة، يتم تسخين الجسم الخزفي إلى درجة حرارة عالية (عادة فوق 1600 درجة مئوية) تحت جو خامل، ويتفاعل مصدر الكربون مع مصدر السيليكون لإنتاج كربيد السيليكون. في مرحلة التلبيد، يتم رفع درجة الحرارة إلى درجة حرارة أعلى (عادة فوق 1900 درجة مئوية)، مما يسبب إعادة التبلور والتكثيف بين جزيئات كربيد السيليكون. بهذه الطريقة، يتم تحسين كثافة جسم كربيد السيليكون بشكل أكبر، في حين يتم أيضًا تحسين الصلابة ومقاومة التآكل بشكل كبير.
4. التشطيب. يجب الانتهاء من الجسم الخزفي الملبد للحصول على الشكل والحجم المطلوب. تشمل طرق التشطيب الطحن والقطع والحفر وما إلى ذلك. نظرًا للصلابة العالية للغاية لمواد كربيد السيليكون، فمن الصعب الانتهاء، مما يتطلب استخدام أدوات طحن ومعدات معالجة عالية الدقة.
باختصار، تتضمن عملية إنتاج كربيد السيليكون الملبد بالتفاعل تحضير المواد الخام والقولبة والمعالجة الحرارية والتشطيب. من بينها، الخطوة الأساسية هي عملية المعالجة الحرارية، والتي يعد التحكم فيها أمرًا بالغ الأهمية للحصول على مواد كربيد السيليكون عالية الجودة. من الضروري التحكم في درجة الحرارة والغلاف الجوي ووقت الاحتفاظ وعوامل المعالجة الحرارية الأخرى للتأكد من أن التفاعل كافي واكتمال التبلور والكثافة عالية.
تتمثل ميزة عملية إنتاج كربيد السيليكون الملبد بالتفاعل في إمكانية تحضير المواد الخزفية ذات الصلابة العالية والقوة العالية ومقاومة التآكل العالية واستقرار درجات الحرارة العالية. لا تتمتع هذه المادة بخصائص ميكانيكية ممتازة فحسب، بل تتميز أيضًا بمقاومة ممتازة للتآكل وخصائص درجات الحرارة العالية. يمكن استخدام مواد كربيد السيليكون لتصنيع الأجزاء الهندسية المختلفة، والأختام الميكانيكية، وأجهزة المعالجة الحرارية، وسيراميك الأفران، وما إلى ذلك. وفي الوقت نفسه، يمكن أيضًا استخدام مواد كربيد السيليكون في أشباه الموصلات والطاقة الشمسية والمواد المغناطيسية وغيرها من المجالات.
باختصار، يعد تفاعل كربيد السيليكون طريقة مهمة لتحضير مواد سيراميكية عالية الأداء. تتطلب عملية الإنتاج تحكمًا دقيقًا في كل رابط للحصول على مواد كربيد السيليكون عالية الجودة. تتميز مواد كربيد السيليكون الملبدة بالتفاعل بخصائص ميكانيكية ممتازة، ومقاومة للتآكل وخصائص درجات الحرارة العالية، ولها آفاق تطبيق واسعة في مختلف المجالات الصناعية والعلمية.
وقت النشر: 21 يوليو 2023