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Kürzlich schlug das Forschungsteam des Instituts für Siliziumtechnologie der Chinesischen Akademie der Wissenschaften eine sequentielle Siliziuminfiltrationsmethode vor, die Gasphasen- und Flüssigphasen-Siliziuminfiltration kombiniert. Die mechanischen Eigenschaften der fertigen SiC-Keramik entsprechen denen von festphasengesinterten SiC-Keramiken bei Atmosphärendruck, wodurch die Umgebungstemperatur der SiC-Keramik erheblich verbessert werden kann.

Die entsprechenden Forschungsergebnisse sind in J Eur veröffentlicht. Ceram Soc. (Zeitschrift der European Ceramic Society).

Die Anwendung von Siliziumkarbid-Strukturbauteilen in aufstrebenden Bereichen nimmt zu, aber ihre extrem hohe Härte und erhebliche Sprödigkeit erschweren die Herstellung großer, komplexer und speziell geformter Präzisions-SiC-Strukturbauteile. Daher ist die Herstellungstechnologie von 3D-gedruckten SiC-Keramiken zu einem heißen Thema geworden. Allerdings führen die geringe Dichte und der hohe Siliziumgehalt von reaktionsgesinterten SiC-Keramiken, die im 3D-Druckverfahren hergestellt werden, zu niedrigeren Einsatztemperaturen, was ihre Leistung und Anwendung einschränkt.

Das Forschungsteam unter der Leitung von Huang Zhengren vom Shanghai Institute of Silicon Technology hat kürzlich eine sequentielle Siliziuminfiltrationsmethode vorgeschlagen, die die Gasphasen- und Flüssigphasen-Siliziuminfiltration kombiniert. Durch die Gasphaseninfiltrationsreaktion wird eine poröse SiC-Hülle gebildet, wodurch schnelle und schwere Reaktionen von Keramikdruckkörpern mit hoher Kohlenstoffdichte im frühen Stadium der Flüssigphasen-Siliziuminfiltration vermieden werden. Gleichzeitig ist die Kontaktfläche zwischen flüssigem Silizium und festem Kohlenstoff begrenzt, um den Infiltrationskanal nicht zu blockieren, sodass nachfolgende Flüssigphasenreaktionen langsam und kontinuierlich ablaufen können.

Diese Studie schlägt eine neue Strategie zur Herstellung von SiC-Verbundwerkstoffen durch Materialextrusion in Kombination mit Lösungsmittelentfettung und zweistufiger Gas-Flüssigkeits-Siliziuminfiltration vor, um die Probleme einer langsamen Entfettungsgeschwindigkeit und einer schlechten Stabilität zu vermeiden, die häufig bei direkten thermischen Entfettungsprozessen auftreten. Die Studie untersucht auch den Einfluss der Temperatur auf die entfettende Wirkung des Kerosinlösungsmittels.