Порошок β-SiC (кубический карбид кремния 3C-SiC) обладает значительно более высокой спекающей активностью по сравнению с α-SiC (гексагональный зеленый/черный карбид кремния). Он позволяет осуществлять уплотнение с помощью низкотемпературного беспрессового спекания, горячего прессования и горячего изостатического прессования. Его кубическая кристаллическая структура обеспечивает изотропные термомеханические свойства с мелкими и однородными зернами. После спекания с порошком высокой чистоты из него можно изготавливать конструкционную керамику для полупроводникового оборудования, износостойкие и коррозионностойкие конструкционные детали, высокотемпературную мебель для печей и упрочняющие фазы для керамических композитов.
Основные преимущества спеченной керамики как основного материала.
- Высокая спекающая способность : по сравнению с α-SiC, β-SiC спекается при более низкой температуре и легко достигает высокой плотности. Он подходит для спекания без давления, что позволяет производить детали больших размеров и сложной формы, снижая сложность процесса спекания и производственные затраты.
- Изотропные характеристики : кубический кристалл не демонстрирует направленных различий в термических и механических свойствах, что обеспечивает хорошую размерную однородность и низкую деформацию после прецизионной обработки.
- Мелкозернистая структура и высокая прочность : спеченные образцы отличаются мелкозернистой структурой, высокой прочностью на изгиб и превосходной термостойкостью, а также устойчивостью к растрескиванию при быстрых циклах нагрева-охлаждения.
- Износостойкость, коррозионная стойкость и высокая теплопроводность : устойчивость к коррозии под воздействием сильных кислот и щелочей, а также высокотемпературному окислению; высокая теплопроводность и низкий коэффициент теплового расширения. Высокочистый сорт содержит сверхнизкое количество металлических примесей, что соответствует требованиям чистоты полупроводниковых материалов.
- Доступна модификация легирования : путем легирования в процессе спекания можно добиться проводящих или полупроводниковых характеристик для обеспечения необходимых электрических рабочих условий.
Основные сценарии применения
1. Спеченные керамические компоненты для полупроводникового оборудования (порошок β-SiC высокой чистоты)
Изготовлено методом спекания из высокочистого порошка β-SiC (отличного от монолитных деталей, полученных методом CVD), для замены в стране отработанных технологических процессов: ‑ Камера плазменного травления: краевое кольцо, фокусирующее кольцо, облицовка камеры, изолирующее опорное основание ‑ Оборудование для термообработки/эпитаксии: подложка для пластин, лодочка для пластин, консольная лопатка, трубка печи, теплозащитный экран ‑ Оборудование для шлифовки и контроля: керамический вакуумный патрон, макет пластины, компоненты прецизионной подвижной платформы
Примечание: Спеченный β-SiC уступает монолитному CVD-β-SiC по чистоте и плотности, однако обладает существенными преимуществами в плане стоимости для применения в зрелых технологических узлах.
2. Износостойкая и коррозионностойкая промышленная конструкционная керамика
— Механические уплотнительные кольца, керамические подшипники, износостойкие гильзы клапанов насосов, пескоструйные сопла, форсунки горелок. — Коррозионностойкие износостойкие детали для химической и цветной металлургической промышленности, устойчивые к сильной и средней эрозии.
3. Тепловые компоненты высокотемпературной печи
Валки, балки, полки, саггеры, тигли, трубки защиты термопар, трубки лучистого нагрева. Применяются в валковых печах и печах термообработки, обладают хорошей термостойкостью при частых циклах повышения-понижения температуры, имеют более длительный срок службы, чем традиционная мебель для печей из α-SiC.
4. Упрочняющие фазы для керамических композитов (КМК)
Порошок/волокна β-SiC используются в качестве армирующего наполнителя для композитной керамики SiC/SiC, применяемой в высокотемпературных теплотехнических компонентах и термостойких защитных деталях для аэрокосмической отрасли для повышения прочности и термостойкости.
5. Военные защитные и специальные высокотемпературные компоненты
Бронепластины из пуленепробиваемой керамики, легкие ударопрочные компоненты; высокотемпературные конструкционные детали, устойчивые к радиации и радиационному облучению, используемые в атомной промышленности.
Основные технические параметры спеченной β-SiC керамики
| Элемент | Спеченная β-SiC керамика |
|---|---|
| Кристаллическая фаза | β-SiC (кубическая фаза 3C-SiC) |
| Чистота | ≥99,99% (полупроводниковый класс) |
| Плотность | 3,18–3,20 г/см³ |
| Теплопроводность | 220–280 Вт/(м·К) |
| прочность на изгиб | 420–520 МПа |
| Объемное удельное сопротивление | 0,01–10 Ом·см (регулируется легированием) |
| Максимальная рабочая температура | 1400 ℃ в вакууме; 1700 ℃ на воздухе |
