Siliciumcarbid (SiC) ist eines der h\u00e4rtesten und leichtesten keramischen Materialien. SiC wird in erster Linie als elektrischer Isolator verwendet, kann aber auch mit Stickstoff, Phosphor oder Bor dotiert werden, um verschiedene Arten von Leitern herzustellen.<\/p>\n
Hier werden REM-Querschnittsbilder von por\u00f6sen Kohlenstoffvorformen gezeigt, die unter Verwendung verschiedener Massenanteile und Partikelgr\u00f6\u00dfen von TIMREX KS 25 Graphitpulver hergestellt wurden, das bei 1500 \u00b0C mit einer nahezu eutektischen Si-Zr-Legierung infiltriert wurde. Die in diesen Vorformen beobachtete B\u00e4nderung der Zr-reichen Phase stimmt mit den analytischen Vorhersagen \u00fcberein.<\/p>\n
Siliziuminfiltriertes Siliziumkarbid (SiSiC) ist ein industrieller keramischer Werkstoff, der sich durch eine hohe spezifische Steifigkeit, einen niedrigen W\u00e4rmeausdehnungskoeffizienten und eine au\u00dfergew\u00f6hnliche Chemikalien-, Oxidations- und Hitzeschockbest\u00e4ndigkeit auszeichnet. Dar\u00fcber hinaus zeichnet sich dieser Werkstoff durch hervorragende tribologische Eigenschaften aus. SiSiC wird hergestellt, indem por\u00f6se Kohlenstoffvorformen mit geschmolzenem Silizium infiltriert werden, um eine exotherme Reaktion zwischen Kohlenstoffmolek\u00fclen und Siliziummolek\u00fclen auszul\u00f6sen, die einen dichten Verbundstoff bildet.<\/p>\n
Nachfolgend sind verschiedene mikroskopische Aufnahmen von vollst\u00e4ndig infiltrierten Vorformlingen bei unterschiedlichen Vergr\u00f6\u00dferungen unter Verwendung der optischen Mikroskopie zu sehen. Im Fall von SiCp\/C ist nicht umgesetzter Kohlenstoff zusammen mit reaktionsf\u00e4higem Si sowie nicht umgesetzter Kohlenstoff, der noch nicht reagiert hat, zu sehen, w\u00e4hrend der gr\u00f6\u00dfte Teil der Vorform von einer ununterbrochenen Si-Schicht bedeckt bleibt.<\/p>\n
Cf\/C-Preforms unterscheiden sich wesentlich dadurch, dass fast der gesamte amorphe Kohlenstoff durch eine gleichm\u00e4\u00dfige Si-Schicht ersetzt wird, so dass nur geringe Mengen an Kohlenstofffasern \u00fcbrig bleiben; diese Tatsache zeigt sich in einer langsameren Infiltrationskinetik und einer verbesserten F\u00e4higkeit zur Reduzierung des Porendurchmessers.<\/p>\n
Siliciumcarbid (SiC) wird aufgrund seines hohen Schmelzpunkts, seiner niedrigen Sintertemperatur und seiner hohen Leitf\u00e4higkeit in der Halbleiterelektronik h\u00e4ufig verwendet. Au\u00dferdem ist es bei hohen Temperaturen stabil, ohne zu oxidieren. Siliziuminfiltriertes Siliziumkarbid (SiSIC), ein alternatives Material mit \u00e4hnlichen physikalischen Eigenschaften, aber niedrigeren Sintertemperaturen, das weniger Poren erzeugt, erm\u00f6glicht die Herstellung gr\u00f6\u00dferer und komplexer geformter Teile und ist au\u00dferdem kosteng\u00fcnstiger als die herk\u00f6mmliche Pulversintertechnologie.<\/p>\n
Bei 1500\u00b0C und 1700\u00b0C wurden por\u00f6se kohlenstoffhaltige Vorformlinge mit verschiedenen Graphitpulvermassenanteilen und Partikelgr\u00f6\u00dfen mit einer nahezu eutektischen Si-Zr-Legierung infiltriert, um dichte Si-Zr-SiC-Strukturen zu erzeugen. HR-SEM-Querschnitte zeigten, dass die Infiltrationstiefe nicht nur von den Kapillarkr\u00e4ften abh\u00e4ngt, die die infiltrierende Schmelze in die Poren der Vorform ziehen, sondern auch von der chemischen Reaktion zwischen dem bei 1500 \u00b0C geschmolzenen Silizium und dem Graphitpulver, die die Permeabilit\u00e4t des Netzwerks verringert und damit die Infiltrationstiefe bei bestimmten Porosit\u00e4ten reduziert. Daher sollte die Infiltrationsl\u00e4nge bei gegebener Porosit\u00e4t mit steigendem Graphitmassenanteil entsprechend zunehmen.<\/p>\n
Siliziumkarbid zeichnet sich durch seine hohe Korrosions-, Abrieb- und Erosionsbest\u00e4ndigkeit aus und ist damit die ideale Materialwahl f\u00fcr Hochtemperaturanwendungen. Dar\u00fcber hinaus eignen sich seine geringe W\u00e4rmeausdehnung und seine H\u00e4rteeigenschaften f\u00fcr gro\u00dfe Bauteile wie Thermoelemente.<\/p>\n
Infiltrierte RCs haben sich in mehreren wissenschaftlichen Experimenten als \u00e4u\u00dferst erfolgreich erwiesen. Bemerkenswerte Beispiele sind die SiC-Spiegelscheiben des Herschel-Weltraumteleskops, die aufgrund ihrer hohen Widerstandsf\u00e4higkeit f\u00fcr Temperaturen von bis zu 1.400 Grad Celsius geeignet sind.<\/p>\n
Por\u00f6se kohlenstoffhaltige Vorformlinge, die verschiedene Mengen an Graphitpulver enthielten, wurden bei 1500-1700 \u00b0C mit fl\u00fcssigem Silizium infiltriert, um sie zu infiltrieren. REM-Querschnitte zeigten, dass die Porenverstopfung in erster Linie durch die Ausf\u00e4llung fester Zirkoniumsilizide an der Infiltrationsfront auftrat. Eine Erh\u00f6hung des Graphitmassenanteils und\/oder eine Senkung der Infiltrationstemperatur verbesserten die Infiltration erheblich, lie\u00dfen aber immer noch einige zentrale Bereiche mit gro\u00dfen Mengen an nicht infiltrierter Porosit\u00e4t zur\u00fcck, die nicht durch fl\u00fcssiges Silizium allein gef\u00fcllt werden konnten.<\/p>\n
Siliciumcarbid (SiC) ist eine anorganische, harte chemische Verbindung mit Halbleitereigenschaften mit breiter Bandl\u00fccke, die in der Natur h\u00e4ufig in Form des Edelsteins Moissanit vorkommt; es wird jedoch auch in Massenproduktion in Pulver- und Kristallform zur Verwendung als Schleifmittel hergestellt. SiC zeichnet sich durch \u00fcberragende mechanische Festigkeit und Bruchz\u00e4higkeit sowie gute tribologische Eigenschaften bei h\u00f6heren Temperaturen aus; au\u00dferdem bietet es eine gute Chemikalien- und Oxidationsbest\u00e4ndigkeit, die es f\u00fcr den Einsatz bei hohen Temperaturen geeignet macht.<\/p>\n
Die Infiltration por\u00f6ser SiC-C-Vorformen mit fl\u00fcssigem Silizium ist eine innovative Technik zur Herstellung dichter Keramiken mit h\u00f6herer Druck- und Biegefestigkeit als mit herk\u00f6mmlichem reaktionsgebundenem SiC (RBSC) erreicht werden kann. Um dieses Ziel zu erreichen, m\u00fcssen verschiedene Parameter wie Porosit\u00e4tsverteilung, Porenstruktur und Verwendung von Kohlenstoffquellen ver\u00e4ndert werden. Die Entwicklung einer multimodalen Partikelabstufung und die Verwendung von Nanoru\u00df-Additiven werden eingesetzt, um dieses Ergebnis zu erreichen (Abb.). REM-Querschnittsbilder von infiltrierten Proben zeigen deren Effizienz (Abb.). Bei einem Graphitmassenanteil von 5-30% konnten Proben mit gleichm\u00e4\u00dfiger Verteilung der Zr-reichen Phase und minimaler Restporosit\u00e4t erzielt werden. Proben mit einem Graphitmassenanteil von 30 haben Kernbereiche, die mit einer nahezu eutektischen Si-Zr-Legierung infiltriert bleiben.<\/p>","protected":false},"excerpt":{"rendered":"
Silicon carbide (SiC) is one of the hardest and lightest ceramic materials. Used primarily as an electrical insulator, SiC can also be doped with nitrogen, phosphorus or boron to create conductors of various kinds. SEM cross-section images of porous carbon preforms manufactured using various mass fractions and particle sizes of TIMREX KS 25 graphite powder …<\/p>\n