Eigenschaften von gesintertem Siliziumkarbid

SiC kommt in Meteoriten vor und kommt in der Natur fast nicht vor; Daher werden SiC-Pulver für industrielle Anwendungen thermisch synthetisiert. Die Hauptmethode der industriellen Herstellung von Siliziumkarbid ist die direkte elektrische Reduktion (in einem Widerstandsofen) von Quarzsand (Siliziumoxid) mit Koks (C), normalerweise bei einer Temperatur von 1900 °C oder mehr, wobei die chemische Reaktion lautet: SiO2 + 3C = SiC + 2CO. Die Hauptmethoden zur Herstellung von Hochtemperatur-Siliziumkarbidkeramik sind gesintertes Siliziumkarbid, Heißdrucksintern, heißisostatisches Sintern und reaktives Sintern . Tabelle 1 zeigt die verschiedenen Sintermethoden und physikalischen Eigenschaften

Tabelle 1: Sintermethoden und physikalische Eigenschaften von SiC-Keramik

Gesintertes Siliziumkarbid gilt als die vielversprechendste Sintermethode für das Sintern von SiC, und große und komplex geformte SiC-Keramiken können durch Sintern bei Atmosphärendruck hergestellt werden. Durch die Zugabe von Bor und Kohlenstoff zu hochreinem β-SiC mit Spuren von Sauerstoff (weniger als 0,2 % Sauerstoff) und dessen Sintern in einer inerten Atmosphäre bei 2000 °C ist es GE gelungen, gesintertes Siliziumkarbid mit einer Dichte von mehr als 98 % bei 2020 °C zu erhalten. Die SiC-Keramiken mit einer Biegefestigkeit und Bruchzähigkeit von 707 und 10,7 wurden bei 1850 °C unter Verwendung von Y2O3 und Al2O3 als Sinterhilfsmitteln und YA G (Y3Al5O12) mit niedrigerem Schmelzpunkt als Grundformulierungselement gesintert. Liu Baoying vom Shandong Silicate Research and Design Institute fügte eine entsprechende Menge Al2O3 und Y2O3 als Sinteradditive hinzu und nutzte das Schlammformverfahren, um feine SiC-Verbundkeramik mit einer relativen Dichte von 97 % bei 1780 °C herzustellen, die den Anforderungen der industriellen Produktion von Gleitringdichtungen und verschleißfester Keramik gerecht werden kann. Bisher ist die Forschung zu dieser Art von Siliziumkarbidkeramik jedoch nicht sehr gründlich und muss weiterentwickelt werden.