Inom ultra-precisionsområden för hög-utrustning såsom infraröd detektering, halvledarutrustning och kärnkraftssystem, utsätts kärnstrukturkomponenter för långvariga-extrema och komplexa driftsförhållanden som involverar mekaniska belastningar, temperaturgradienter, optisk signalöverföring, elektromagnetiska fält och kopplad strålning. Dessa villkor ställer höga och krävande krav på de kombinerade mekaniska, termiska, optiska och elektriska egenskaperna hos material. Traditionella metaller, enkristallkisel- och konventionella keramiska material, begränsade av deras inneboende prestandabrister, kan inte längre uppfylla applikationskraven för hög-utrustning. Däremot har reaktions-bunden kiselkarbid (RB-SiC) keramik, med sina utmärkta omfattande egenskaper, blivit ett idealiskt val för struktur-funktionsintegrerade material i sådana scenarier.
Reaktions-bunden kiselkarbid (RB-SiC) framställs genom att blanda kiselkarbidpulver med en kolkälla (som kimrök, grafit eller härdplast) i ett visst förhållande, vilket bildar en porös förform genom gjutningsmetoder som formpressning, isostatisk pressning eller glidgjutning. Därefter, i vakuum eller inert atmosfär, värms förformen till 1400 grader –1600 grader, vilket gör att kiselpulver eller kisellegering smälter till flytande kisel. Det flytande kislet infiltrerar förformens porer via kapillärkrafter och reagerar med kolet i förformen för att bilda -SiC. Denna nybildade -SiC binder med -SiC-partiklarna som ursprungligen fanns i förformen, vilket skapar en kontinuerlig kiselkarbidskelettstruktur samtidigt som den fyller porerna, vilket slutligen uppnår full förtätning av komponenten.
Tack vare denna unika processväg uppvisar RB-SiC extremt låg volymkrympning under sintring, vilket möjliggör nästan-nät-tillverkning och effektiv produktion av storskaliga, tunn-väggiga och komplexa-strukturella komponenter. Samtidigt ger den grundliga infiltrationen av flytande kisel materialet extremt hög densitet, vilket erbjuder oersättligt tekniskt värde för framställning av-kämkomponenter av hög kvalitet, såsom optiska speglar av mätare-klass och invecklade precisionsdelar av halvledartyp.
Men trots den utmärkta bearbetningsvägen kan förekomsten av kvarvarande fritt kisel, grova SiC-korn eller kiselfaser och införandet av föroreningselement i mikrostrukturen av RB-SiC-komponenter avsevärt påverka mekaniska egenskaper, värmeledningsförmåga och optisk finishkvalitet. Att just kontrollera mikrostrukturen för att övervinna materialprestandaflaskhalsar och uppnå omfattande uppgraderingar av de mekaniska, termiska, optiska och elektriska egenskaperna hos RB-SiC-komponenter är därför nyckeln till att anpassa dem för avancerade utrustningstillämpningar under extrema förhållanden som hög temperatur, korrosion och intensiv strålning.