پودر β‑SiC (کاربید سیلیکون مکعبی 3C‑SiC) در مقایسه با α‑SiC (کاربید سیلیکون سبز/سیاه شش ضلعی) فعالیت زینترینگ بسیار بهتری دارد. این پودر امکان متراکم شدن را از طریق زینترینگ بدون فشار در دمای پایین‌تر، پرس گرم و پرس ایزواستاتیک گرم فراهم می‌کند. کریستال مکعبی آن خواص حرارتی-مکانیکی ایزوتروپیک با دانه‌های ریز و یکنواخت ارائه می‌دهد. پس از زینترینگ با پودر خلوص بالا، می‌توان آن را به صورت سرامیک‌های ساختاری برای تجهیزات نیمه‌هادی، قطعات ساختاری مقاوم در برابر سایش و خوردگی، لوازم کوره‌های دمای بالا و فازهای تقویت‌کننده برای کامپوزیت‌های زمینه سرامیکی ساخت.
مزایای مواد هسته برای سرامیک‌های متخلخل
- فعالیت پخت بالا : در مقایسه با α-SiC، β-SiC در دمای پایین‌تری پخت می‌شود و به راحتی به چگالی بالا می‌رسد. این ماده برای پخت بدون فشار جهت تولید قطعات بزرگ و با شکل پیچیده مناسب است و سختی پخت و هزینه‌های تولید را کاهش می‌دهد.
- عملکرد ایزوتروپیک : کریستال مکعبی هیچ تفاوت جهتی در خواص حرارتی و مکانیکی نشان نمی‌دهد و پس از ماشینکاری دقیق، ثبات ابعادی خوب و تغییر شکل کم را تضمین می‌کند.
- دانه‌بندی ریز و استحکام بالا : بدنه‌های متخلخل دارای دانه‌بندی ریز، استحکام خمشی بالا و مقاومت عالی در برابر شوک حرارتی هستند و در برابر ترک‌خوردگی در چرخه‌های گرمایش-سرمایش سریع مقاومت می‌کنند.
- مقاومت در برابر خوردگی سایشی و رسانایی حرارتی بالا : مقاوم در برابر خوردگی اسیدی و قلیایی قوی و اکسیداسیون در دمای بالا؛ رسانایی حرارتی بالا و ضریب انبساط حرارتی پایین. گرید خلوص بالا حاوی ناخالصی‌های فلزی بسیار کم برای برآورده کردن الزامات پاکیزگی نیمه‌هادی است.
- اصلاح آلایش موجود است : عملکرد رسانا یا نیمه رسانا را می‌توان با آلایش تف‌جوشی برای برآورده کردن شرایط کار الکتریکی محقق کرد.
سناریوهای اصلی کاربرد
۱. قطعات سرامیکی سینتر شده برای تجهیزات نیمه‌هادی (پودر β‑SiC با خلوص بالا)
زینتر شده از پودر β-SiC با خلوص بالا (متفاوت از قطعات یکپارچه CVD)، برای جایگزینی داخلی فرآیندهای گره بالغ: – محفظه حکاکی پلاسما: حلقه لبه، حلقه فوکوس، آستر محفظه، پایه نگهدارنده عایق – تجهیزات عملیات حرارتی / اپیتاکسی: گیرنده ویفر، قایق ویفر، پارویی کنسول، لوله کوره، بافل سپر حرارتی – تجهیزات لپینگ و بازرسی: سه نظام خلاء سرامیکی، ویفر ساختگی، اجزای پلتفرم حرکتی دقیق
توجه: β‑SiC زینتر شده از نظر خلوص و چگالی نسبت به CVD‑β‑SiC یکپارچه پایین‌تر است، با این حال برای کاربردهای گره بالغ، مزایای هزینه‌ای برجسته‌ای دارد.
۲. سرامیک‌های سازه‌ای صنعتی مقاوم در برابر سایش و خوردگی
– حلقه‌های آب‌بندی مکانیکی، یاتاقان‌های سرامیکی، آسترهای مقاوم در برابر سایش پمپ-شیر، نازل‌های سندبلاست، نازل‌های مشعل – قطعات مقاوم در برابر سایش و خوردگی برای صنایع شیمیایی و فلزات غیرآهنی در برابر فرسایش قوی-متوسط
۳. اجزای حرارتی کوره با دمای بالا
میله‌های غلتکی، تیرها، صفحات قفسه‌ای، ساگرها، بوته‌ها، لوله‌های محافظ ترموکوپل، لوله‌های گرمایش تابشی. قابل استفاده در کوره‌های غلتکی و کوره‌های عملیات حرارتی، مقاومت خوب در برابر شوک حرارتی برای چرخه‌های مکرر افزایش-کاهش دما، عمر مفید طولانی‌تر از تجهیزات کوره α-SiC سنتی.
۴. فازهای تقویت‌کننده برای کامپوزیت‌های زمینه سرامیکی (CMC)
پودر/ویسکِر β‑SiC به عنوان پرکننده تقویت‌کننده برای سرامیک‌های کامپوزیتی SiC/SiC عمل می‌کند و در اجزای سازه حرارتی دما بالا و قطعات محافظ مقاوم در برابر شوک حرارتی برای هوافضا برای بهبود چقرمگی و مقاومت در برابر شوک حرارتی به کار می‌رود.
۵. قطعات ویژه مقاوم در برابر دمای بالا و محافظت نظامی
صفحات زره سرامیکی ضد گلوله، اجزای سبک و ضد ضربه؛ قطعات ساختاری مقاوم در برابر تشعشع در دمای بالا برای صنعت هسته‌ای، مقاوم در برابر خوردگی در دمای بالا و آسیب‌های تشعشعی.
پارامترهای فنی کلیدی سرامیک‌های β-SiC زینتر شده
| مورد | سرامیک‌های β‑SiC زینتر شده |
|---|---|
| فاز کریستالی | β‑SiC (فاز مکعبی 3C‑SiC) |
| خلوص | ≥۹۹.۹۹٪ (درجه نیمه‌هادی) |
| تراکم | ۳.۱۸ تا ۳.۲۰ گرم بر سانتی‌متر مکعب |
| رسانایی حرارتی | ۲۲۰-۲۸۰ وات بر (متر بر کلوین) |
| استحکام خمشی | ۴۲۰-۵۲۰ مگاپاسکال |
| مقاومت ویژه حجمی | ۰.۰۱ تا ۱۰ اهم بر سانتی‌متر (قابل تنظیم با دوپینگ) |
| حداکثر دمای سرویس | ۱۴۰۰ درجه سانتیگراد تحت خلاء؛ ۱۷۰۰ درجه سانتیگراد در هوا |
