焼結炭化ケイ素

炭化ケイ素(SiC)焼結体は不活性セラミック材料であり、耐熱性、耐薬品性、機械的特性など数多くの用途があります。

反応結合型SiCセラミックスは、不活性雰囲気中で多孔質炭素原料を使用し、ドライプレス、鋳造、押出成形などのさまざまな成形技術によって製造され、あらゆる形状の製品を生み出す。

硬度

炭化ケイ素は最も硬い材料のひとつで、高温でも硬度を保ち、酸化や腐食にも強く、しかも鋼鉄の半分の重さしかない！さらに、その熱伝導性は、半導体材料としても機能するため、多くの用途があります。

炭化ケイ素の製造方法には、反応焼結や直接焼結など複数の方法があるため、この材料の製造には様々な手段がある。反応焼結は、多孔質のカーボンやグラファイト構造体に液体シリコンを浸透させ、自己結合性のシックの緻密な構造体を形成するもので、直接焼結よりも複雑な形状を持つが、強度や硬度は直接焼結の前身であるシックよりも低い。

焼結材料は、a-SiCの微粒子、酸化物、添加物からなり、これらを混合・圧縮して、焼結温度で加熱するためのブランクを形成する。十分に高温になったブランクは、微細構造がきれいな粒界と高度な構造的完全性を持つ等間隔粒を特徴とするまで加熱される。焼結材料の硬度は機械加工を困難にするが、その精密な寸法は精密な寸法の部品製造を可能にする。さらに、良好なトライボロジー特性と電気伝導性の特質により、高温での弾道衝撃に対する耐性があるため、軍事保護用途に適している。

耐食性

焼結炭化ケイ素は、高温動作用に設計された非常に耐久性のある材料であり、卓越した熱膨張特性と卓越したトライボロジー品質を提供します。さらに、腐食防止特性と耐薬品性衝撃性により、放射性元素や溶融塩腐食から原子炉を保護するのに最適な材料です。

耐食性を評価する際には、表面の後退率とセラミックの機械的強度という2つの要素を考慮しなければならない。後退率が高ければ耐食性が高いというわけではありません。むしろ、スラグの浸透や表面下の孔食を促進するような弱いスポットを表面に作り出し、時間の経過とともに機械的強度を最終的に低下させる可能性があります。

炭化ケイ素の耐食性はその環境に依存するため、耐食性を評価するには適切な工業炉環境で腐食試験を実施する必要がある。このような環境では、通常、工業環境とは異なる組成と温度分布パターンが得られるため、この評価プロセスの一環として、セラミック材料の不純物、焼結助剤、粒界相を評価する必要があります。

ホウ素や炭素のような焼結添加剤は、炭化ケイ素の粒界を変化させることによって耐食性を著しく向上させ、その結果、粒界におけるガラスの形成や表面での二次相の成長を防ぐことが実証されている。

熱伝導率

炭化ケイ素（SiC）は極めて熱伝導性の高い材料である。室温では、純粋なSiC単結晶の熱伝導率は490 W m-1 K-1です。しかし、燒結体、粒界相、固溶体などの多結晶性は、複数のフォノン散乱現象により、この熱伝導率を低下させます。

焼結炭化ケイ素は、粉末をプレスし、焼結（加熱）して固体にすることで製造されます。出来上がった製品は非常に強く、硬く、耐食性、耐摩耗性に優れており、シール、ベアリング、切削工具などの要求の厳しい用途に最適です。軽量で優れた機械的特性を持つ焼結炭化ケイ素は、製造目的のためにさまざまな形状やサイズに製造できるほど軽量です。

無加圧焼結は、SSiCを製造するための好ましい方法である。このプロセスでは、a-SiC粉末を非酸化物焼結添加剤と混合してペーストを形成し、押出成形または冷間静水圧プレスによって圧縮して、優れた機械的特性を持つ緻密な製品を形成する。どの添加剤を選んで焼結させるかにもよるが、通常、優れた機械的特性を持つほぼ完全な緻密な製品が得られる。

さらに、この技術では焼結温度が反応結合焼結法よりも低いため、製造される材料の収縮が減少し、焼結温度が低い焼結体のアモルファス相の熱伝導率は、結晶性のa-SiC成分よりも低くなる。

耐摩耗性

炭化ケイ素（SiC）セラミックスは、硬くて弾力性があることで知られています。さらに、耐薬品性、耐熱性、高強度だけでなく、優れた機械的仕様も示します。SiCは、弾道脅威から身を守るための複合装甲システムによく利用されています。SiCは、ドライプレスや押し出しなどの様々なプロセスを用いて製造することができます。また、異なる最終用途の要件を満たすために、反応接合（HIPSIC）または無圧焼結炭化ケイ素のような様々な形態を使用して製造された粉末形状またはカスタム形状で異なるグレードを製造することができ、高い性能を発揮する一方で、無圧焼結炭化ケイ素はほとんど気孔がなく、弾道脅威に対する優れた弾道保護を可能にします。SiC はまた大量生産の為に乾燥した押すか、または放出を含む方法によって作り出すことができます; 従って SiC を弾道脅威からの弾道脅威のために粉か形として利用できる反応結合か無圧焼結された形態を含むさまざまな形態を使用して作り出される SiC 材料を使用して構成される弾道脅威に対して使用される複合装甲システムで使用する優秀な材料にします。SiCの製造方法には、ドライプレスや押し出し技術があり、粉末のサイズは特定の最終用途の要件に応じて製造される。無圧焼結された炭化ケイ素が粉を使用して弾道脅威を必要とする弾道脅威からの弾道脅威からの弾道脅威からの弾道脅威からの弾道脅威からの弾道脅威を使用する複合装甲システムで使用されるようになることができるだけそれを作り出す両方のアプローチと比較される同等物より気孔が事実上ない間、使用の条件乾式プレス/押出法のような製造工程、または反応焼結法のような製造工程の両方の方法は、無圧焼結炭化ケイ素の製造方法を使用して、炭素を浸透させた無圧焼結シリコンを浸透させた炭素を浸透させた無圧焼結シリコンを使用する製造工程は、無圧焼結フォームが作られたときに利用可能な粉末状の粉末状のそれを生産するほぼ完全にポーフリー炭化ケイ素の製造工程である。無圧焼結された材料が作り出される間、無圧焼結されたケイ素の infilt の焼結か無圧焼結された無圧焼結の焼結プロセスによる無圧焼結された無圧焼結されたバージョンによって利用できる異なった等級で反応か無圧焼結の脅威を使用して使用される 2 つの普及した技術があります。無加圧焼結体は、反応ボンディングプロセスまたは無加圧焼結無加圧焼結シリコンカーボリングのいずれかを使用して、生産に応じて無加圧焼結技術を焼結しながら、HIPSIC（または無加圧焼結シリコンカーベッド生産焼結プロセスとして粉末として粉末や無加圧焼結シリコンのカリエス焼結を生成するためのフォーム。両方の反応焼結からの焼結製品は、焼結シリコンカーボニングよりも焼結焼結炭素材料の前にどちらかの方法で作られた場合、気孔からほとんどフリーとして）質量時。

窒化珪素カーバイドは、鋼や肉盛溶接に代わる魅力的な土工部品であり、軽い土質条件下では鋼や肉盛溶接よりも高い耐摩耗性を発揮するが、粒径が大きくなるにつれて耐衝撃摩耗性が向上する。本論文では、さまざまな土質条件下で、窒化ケイ素-炭化ケイ素、ホウ素鋼、およびF-61肉盛溶接の摩耗特性を比較する。

さまざまな温度と油潤滑条件において、未処理および処理済みの炭化ケイ素（SiC）焼結体を、ボールオンディスク型トライボメータを用いてAl2O3ボールと比較試験した。その結果、超音波ナノ結晶表面改質（UNSM）によりトライボロジー挙動が改善され、未処理のものよりも摩擦と摩耗量が減少することが実証された。