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Im Zuge des Trends in der High-End-Fertigung hin zu Präzision und Effizienz haben sich Siliziumkarbidkugeln mit ihren außergewöhnlichen Materialeigenschaften als Leistungsmaßstab in zwei Kernbereichen etabliert: Lager und Schleifen. Von Industrieanlagen bis hin zur Halbleiterfertigung prägen sie durch technologische Durchbrüche die Anwendungslandschaft der Branche und beschleunigen die industrielle Modernisierung erheblich.

Rückblick und Ausblick auf die Entwicklung von Shanghai Rongchuang Kaixun bis 2025

Ein besonderer Tag für dich
 
— Herzliche monatliche Geburtstagsfeier der Shanghai Creative Advanced Materials Co.,LTD.
 
Bei Rongchuang Kaixun wissen wir, dass jeder einzelne Mitarbeiter unser wertvollstes Kapital ist – zuverlässig, belastbar und der Grundstein für unsere Zukunft. Um die harte Arbeit aller zu würdigen und eine herzliche und harmonische Unternehmenskultur zu schaffen, veranstaltet das Unternehmen monatlich aufwendige Geburtstagsfeiern für alle Mitarbeiter, die Geburtstag haben. So werden Glückwünsche und gemeinsames Lachen zu den schönsten Höhepunkten des Arbeitsalltags.

Zirkonoxid-Vollkeramik ist ein Schlüsselwerkstoff für die Entwicklung moderner Hightech-Industrien. Mit dem Aufkommen von 5G für Mobiltelefone hat Zirkonoxid-Vollkeramik aufgrund seiner jadeartigen, warmen Textur, seiner Kratz- und Verschleißfestigkeit, minimalen Signalabschirmung und hervorragenden Wärmeableitungseigenschaften große Aufmerksamkeit erlangt und sich zu einem wichtigen Werkstoff in der Branche entwickelt. Es wird heute in Strukturbauteilen wie Handy-Abdeckplatten und Fingerabdrucksensoren eingesetzt.

Neben seiner Verwendung zur Herstellung wärmeleitender Materialien ist Bornitrid auch ein ideales Material für die Strahlungskühlung.

1.1 Kristallstruktur und Sintereigenschaften von Siliciumcarbid

Siliciumcarbid (SiC) ist eine Verbindung aus kovalent gebundenem Silicium und Kohlenstoff. Seine Kristallstruktur besteht hauptsächlich aus Silicium-Kohlenstoff-Tetraedern und weist starke kovalente Bindungseigenschaften (mit einer Ionizität von nur 0,2) sowie extrem niedrige Diffusionskoeffizienten auf. Bei 2100 °C betragen die Selbstdiffusionskoeffizienten für Kohlenstoff und Silicium lediglich 1,5 × 10⁻¹⁰ cm²/s bzw. 2,5 × 10⁻¹³ cm²/s. Aufgrund dieser strukturellen Eigenschaften ist Siliciumcarbid äußerst schwer zu sintern und erfordert spezielle Sinterhilfsmittel oder besondere Prozessbedingungen, um eine Verdichtung zu erreichen.

Der Sinterprozess von SiC-Keramiken beinhaltet im Wesentlichen eine Hochtemperaturbehandlung, um starke Bindungen zwischen den Pulverpartikeln herzustellen, die Porosität zu reduzieren, die Dichte zu erhöhen und dadurch die mechanische Festigkeit und die Materialeigenschaften zu verbessern. Die typische Oxidschicht auf der SiC-Oberfläche erschwert das Sintern zusätzlich. Um die Herausforderung des SiC-Sinterns zu bewältigen, haben Forscher verschiedene Sintertechniken entwickelt, darunter traditionelle Verfahren wie Reaktionsschweißen, druckloses Sintern, Heißpressen und heißisostatisches Pressen sowie neue Technologien wie das Funkenplasmasintern (SPS) und das Oszillatorische Drucksintern (OPS).

Hochharte Siliziumnitrid-Keramikrohre sind im Bereich des Verschleißschutzes, insbesondere unter hochzyklischer Belastung, von großer Bedeutung, da sie hier ihre Leistungsfähigkeit unter Beweis stellen. Dieser Artikel analysiert zunächst die physikalischen und chemischen Eigenschaften hochharter Siliziumnitrid-Keramiken, vergleicht anschließend deren Vor- und Nachteile mit anderen industriellen Keramikwerkstoffen und stellt abschließend deren Herstellungsverfahren sowie geeignete industrielle Anwendungen vor. Der Artikel ist praxisorientiert und präzise geschrieben und dient Ingenieuren und Technikern als hilfreiche Informationsquelle.

I. Zugfestigkeit

Die Zugfestigkeit keramischer Werkstoffe beschreibt die maximale Fähigkeit eines Materials, unter axialer Zugbelastung einem Bruch zu widerstehen. Sie ist definiert als das Verhältnis der im Material erzeugten Spannung zur äußeren Last und zur Querschnittsfläche der Probe. Dieser Leistungsparameter ist einer der wichtigsten Indikatoren zur Charakterisierung des mechanischen Verhaltens keramischer Werkstoffe und spiegelt deren Fähigkeit wider, der Ausbreitung von Mikrorissen und dem daraus resultierenden Versagen durch Zugspannung zu widerstehen. Aufgrund des typischerweise spröden Bruchverhaltens von Keramiken ist ihre Zugfestigkeit im Allgemeinen geringer als ihre Druckfestigkeit und wird maßgeblich von intrinsischen Materialdefekten (wie Poren, Zweitphasenpartikeln, Grenzflächendefekten usw.) beeinflusst. In technischen Anwendungen ist die genaue Bestimmung der Zugfestigkeit von großer Bedeutung für die Beurteilung der Zuverlässigkeit keramischer Bauteile unter komplexen Betriebsbedingungen wie dynamischen Belastungen, Temperaturschocks oder mechanischen Vibrationen.

Im Bereich der Industriewerkstoffe definieren Siliziumkarbid (SiC) und Borkarbid (B₄C) mit ihren nahezu unbegrenzten physikalischen Eigenschaften den Begriff „hohe Bearbeitungsfähigkeit“ neu. Diese ultraharten Keramiken, auch „Industriediamanten“ genannt, erweitern nicht nur die Anwendungsbereiche, sondern machen durch kontinuierliche Innovationen in den Verarbeitungstechnologien das Unmögliche möglich und etablieren sich als strategische Werkstoffe in der modernen Fertigung.

Aluminiumnitridkeramik, bekannt für ihre hohe Festigkeit, Härte, Verschleißfestigkeit sowie ausgezeichnete Hochtemperatur- und Korrosionsbeständigkeit, findet breite Anwendung als Katalysator und feuerfestes Material in Präzisionsgussverfahren. Die besonderen Eigenschaften dieser Keramik stellen hohe Anforderungen an Sinteranlagen. In traditionellen Sinterverfahren wird Aluminiumnitridkeramik typischerweise in Hochtemperatur-Widerstandsöfen gesintert. Dieses Verfahren ist jedoch mit komplexen Abläufen, geringer Effizienz und hohen Kosten verbunden. Um den Sinteranforderungen von Aluminiumnitridkeramik gerecht zu werden, wird in diesem Beitrag ein Entwurf für eine Hochtemperatur-Sinteranlage vorgestellt und validiert. Der Entwurf zeichnet sich durch eine abnehmbare Ofentür aus, die eine Anpassung der Größe an die jeweiligen Bedürfnisse ermöglicht und zudem eine automatisierte Steuerung gemäß den Benutzeranforderungen erlaubt.