Op het gebied van ultra{0}}precieze high- apparatuur, zoals infrarooddetectie, halfgeleiderapparatuur en kernenergiesystemen, worden structurele kerncomponenten onderworpen aan langdurige- extreme en complexe bedrijfsomstandigheden met mechanische belastingen, temperatuurgradiënten, optische signaaloverdracht, elektromagnetische velden en gekoppelde straling. Deze omstandigheden stellen strenge en veeleisende eisen aan de gecombineerde mechanische, thermische, optische en elektrische eigenschappen van materialen. Traditionele metalen, monokristallijn silicium en conventionele keramische materialen kunnen, beperkt door hun inherente prestatietekorten, niet langer voldoen aan de toepassingseisen van hoogwaardige apparatuur. Daarentegen zijn reactie-gebonden siliciumcarbide (RB-SiC) keramiek, met hun uitstekende uitgebreide eigenschappen, een ideale keuze geworden voor structuur-geïntegreerde materialen in dergelijke scenario's.
Reactie{0}}gebonden siliciumcarbide (RB-SiC) wordt geproduceerd door siliciumcarbidepoeder te mengen met een koolstofbron (zoals roet, grafiet of thermohardende hars) in een bepaalde verhouding, waardoor een poreuze voorvorm wordt gevormd door middel van gietmethoden zoals matrijspersen, isostatisch persen of slipgieten. Vervolgens wordt de voorvorm in een vacuüm of inerte atmosfeer verwarmd tot 1400 graden –1600 graden, waardoor siliciumpoeder of siliciumlegering smelt tot vloeibaar silicium. Het vloeibare silicium infiltreert via capillaire krachten in de poriën van de voorvorm en reageert met de koolstof in de voorvorm om -SiC te vormen. Dit nieuw gevormde -SiC bindt zich met de -SiC-deeltjes die oorspronkelijk in de voorvorm aanwezig waren, waardoor een continue siliciumcarbide-skeletstructuur ontstaat terwijl de poriën worden gevuld, waardoor uiteindelijk een volledige verdichting van het onderdeel wordt bereikt.
Dankzij deze unieke verwerkingsroute vertoont RB-SiC een extreem lage volumekrimp tijdens het sinteren, waardoor fabricage in vrijwel-netto-vorm en efficiënte productie van grootschalige-, dun-wandige en complex-gevormde structurele componenten mogelijk is. Ondertussen geeft de grondige infiltratie van vloeibaar silicium het materiaal een extreem hoge dichtheid, wat onvervangbare technische waarde biedt voor de vervaardiging van hoogwaardige kerncomponenten zoals optische spiegels van meterklasse- en ingewikkelde halfgeleiderprecisieonderdelen.
Ondanks de uitstekende verwerkingsroute kunnen de aanwezigheid van resterend vrij silicium, grove SiC-korrels of siliciumfasen en de introductie van onzuiverheidselementen in de microstructuur van RB-SiC-componenten de mechanische eigenschappen, thermische geleidbaarheid en optische afwerkingskwaliteit aanzienlijk beïnvloeden. Daarom is het nauwkeurig controleren van de microstructuur om knelpunten in de materiaalprestaties te overwinnen en het bereiken van uitgebreide verbeteringen in de mechanische, thermische, optische en elektrische eigenschappen van RB-SiC-componenten de sleutel tot aanpassing ervan voor hoogwaardige- apparatuurtoepassingen onder extreme omstandigheden zoals hoge temperaturen, corrosie en intense straling.