¿Cómo solucionar el problema de las grietas por sinterización en cerámicas de carburo de silicio? - Semiconductor VeTek

En el campo de la fabricación industrial moderna, los materiales cerámicos de alto rendimiento se han convertido gradualmente en los materiales preferidos para aplicaciones industriales clave debido a su excelente resistencia al desgaste, resistencia a altas temperaturas y estabilidad química. Las cerámicas de carburo de silicio (SiC) de alta pureza se han convertido en una opción ideal para muchos campos industriales debido a sus propiedades físicas y químicas únicas, como alta resistencia, alta dureza y buena conductividad térmica. Sin embargo, en el proceso de preparación de cerámicas de carburo de silicio, el problema de las grietas de sinterización siempre ha sido un cuello de botella que restringe la mejora del rendimiento. Este artículo explorará en profundidad los problemas de rendimiento de las grietas de sinterización en cerámicas de carburo de silicio de alto rendimiento y alta pureza y propondrá soluciones.

Ⅰ. Antecedentes de aplicación de cerámica de carburo de silicio de alto rendimiento

Las cerámicas de carburo de silicio tienen amplias perspectivas de aplicación en la industria aeroespacial, automotriz, equipos energéticos y otros campos. En el campo aeroespacial, las cerámicas de carburo de silicio se utilizan para fabricar álabes de turbinas y cámaras de combustión para soportar temperaturas extremadamente altas y ambientes oxidantes. En la industria automotriz, las cerámicas de carburo de silicio se pueden utilizar para fabricar rotores de turbocompresores para lograr mayores velocidades y durabilidad. En equipos energéticos, las cerámicas de carburo de silicio se utilizan ampliamente en componentes clave de reactores nucleares y plantas de energía de combustibles fósiles para mejorar la eficiencia operativa y la seguridad de los equipos.

Ⅱ. Causas de las grietas por sinterización en cerámicas de carburo de silicio

La cerámica de carburo de silicio es propensa a grietas durante el proceso de sinterización. Las razones principales incluyen los siguientes aspectos:

Propiedades de polvo: El tamaño de partícula, la superficie específica y la pureza del polvo de carburo de silicio afectan directamente el proceso de sinterización. Es más probable que el polvo de carburo de silicio de partículas finas y de alta pureza produzca una microestructura uniforme durante el proceso de sinterización, lo que reduce la aparición de grietas.

Presión de moldeo: La presión de moldeo tiene un efecto significativo sobre la densidad y uniformidad de la pieza en bruto de carburo de silicio. Una presión de moldeo demasiado alta o demasiado baja puede causar concentración de tensión dentro de la pieza en bruto, aumentando el riesgo de grietas.

Temperatura y tiempo de sinterización.: La temperatura de sinterización de las cerámicas de carburo de silicio suele estar entre 2000 °C y 2400 °C, y el tiempo de aislamiento también es largo. Un control irrazonable de la temperatura y el tiempo de sinterización provocará un crecimiento anormal del grano y una tensión desigual, provocando así grietas.

Velocidad de calentamiento y velocidad de enfriamiento: El calentamiento y el enfriamiento rápido producirán estrés térmico dentro del espacio en blanco, lo que lleva a la formación de grietas. El control razonable de las tasas de calefacción y enfriamiento es la clave para prevenir grietas.

Ⅲ. Métodos para mejorar el rendimiento de grietas de sinterización de la cerámica de carburo de silicio

Para resolver el problema de las grietas por sinterización en cerámicas de carburo de silicio, se pueden adoptar los siguientes métodos:

Pretratamiento en polvo: Optimice la distribución del tamaño de partícula y la superficie específica del polvo de carburo de silicio a través de procesos como el secado por pulverización y el molienda de bolas para mejorar la actividad de sinterización del polvo.

Formación de la optimización del proceso: Utilice tecnologías de conformado avanzadas, como el prensado isostático y el conformado deslizante, para mejorar la uniformidad y densidad de la pieza en bruto y reducir la concentración de tensiones internas.

Control del proceso de sinterización: Optimice la curva de sinterización, seleccione la temperatura de sinterización y el tiempo de mantenimiento adecuados, y controle el crecimiento del grano y la distribución de tensiones. Al mismo tiempo, adopte procesos como la sinterización segmentada y el prensado isostático en caliente (HIP) para reducir aún más la aparición de grietas.

Agregar aditivos: Agregar cantidades adecuadas de elementos de tierras raras o aditivos de óxido, como óxido de itrio, óxido de aluminio, etc., puede promover la densificación de la sinterización y mejorar la resistencia al agrietamiento del material.

Ⅳ.Acerca de Semiconductores VeTekCerámica de carburo de silicio

Semiconductores VeTekes un fabricante y proveedor líder de productos cerámicos de carburo de silicio en China. Con nuestra amplia cartera de combinaciones de materiales cerámicos de carburo de silicio de grado semiconductor, capacidades de fabricación de componentes y servicios de ingeniería de aplicaciones, podemos ayudarle a superar desafíos importantes. Nuestros principales productos de cerámica de carburo de silicio incluyenTubo de proceso de SiC, Bote de obleas de carburo de silicio para horno horizontal, Paleta voladiza de carburo de silicio, Barco de oblea de carburo de silicio recubierto de SiCyTransportista de obleas de carburo de silicio puro alto. La cerámica de carburo de silicio ultra pure de Vetek Semiconductor se usa con frecuencia durante todo el ciclo de fabricación y procesamiento de semiconductores. Vetek Semiconductor es su socio innovador en el campo del procesamiento de semiconductores.