تلبيد التفاعل وعملية تحضير سيراميك كربيد السيليكون بدون ضغط

تلبيد رد الفعل

تلبيد رد الفعلسيراميك كربيد السيليكونتشتمل عملية الإنتاج على ضغط السيراميك، وضغط عامل ترشيح تدفق التلبيد، وإعداد منتج السيراميك بتلبيد التفاعل، وإعداد السيراميك من خشب كربيد السيليكون وخطوات أخرى.

رد فعل تلبيد فوهة كربيد السيليكون

أولاً، 80-90% من مسحوق السيراميك (يتكون من مسحوق واحد أو اثنين من مسحوق السيراميك).مسحوق كربيد السيليكونومسحوق كربيد البورون)، 3-15% من مسحوق مصدر الكربون (يتكون من واحد أو اثنين من أسود الكربون وراتنج الفينول) و5-15% من عامل التشكيل (راتنج الفينول، بولي إيثيلين جلايكول، هيدروكسي ميثيل السليلوز أو البارافين) يتم خلطهم بالتساوي باستخدام مطحنة كروية للحصول على مسحوق مختلط، والذي يتم تجفيفه بالرش وتحبيبه، ثم ضغطه في قالب للحصول على سيراميك مدمج بأشكال محددة مختلفة.
ثانياً، يتم خلط 60-80% مسحوق السيليكون، 3-10% مسحوق كربيد السيليكون و37-10% مسحوق نيتريد البورون بالتساوي، ويتم ضغطهم في قالب للحصول على عامل ترشيح تدفق التلبيد المضغوط.
يتم بعد ذلك تجميع مضغوط السيراميك ومضغوط التسلل الملبد معًا، ويتم رفع درجة الحرارة إلى 1450-1750 درجة مئوية في فرن مفرغ بدرجة فراغ لا تقل عن 5×10-1 باسكال للتلبيد والحفاظ على الحرارة لمدة 1-3 ساعات للحصول على تفاعل منتج السيراميك الملبد. تتم إزالة بقايا المتسلل على سطح السيراميك الملبد عن طريق النقر للحصول على لوح سيراميك كثيف، ويتم الحفاظ على الشكل الأصلي للضغط.
أخيرًا، يتم اعتماد عملية تلبيد التفاعل، أي السيليكون السائل أو سبائك السيليكون مع نشاط التفاعل عند درجة حرارة عالية يتسلل إلى الفراغ الخزفي المسامي المحتوي على الكربون تحت تأثير القوة الشعرية، ويتفاعل مع الكربون الموجود فيه لتكوين كربيد السيليكون، والذي سوف يتوسع في الحجم، وتمتلئ المسام المتبقية بالسيليكون العنصري. يمكن أن تكون المادة الخزفية المسامية الفارغة مصنوعة من الكربون النقي أو كربيد السيليكون/مادة مركبة قائمة على الكربون. يتم الحصول على الأول عن طريق المعالجة التحفيزية والتحليل الحراري لراتنج عضوي، وتكوين المسام، ومذيب. يتم الحصول على الأخير عن طريق التحليل الحراري لجزيئات كربيد السيليكون / المواد المركبة القائمة على الراتنج للحصول على كربيد السيليكون / المواد المركبة القائمة على الكربون، أو باستخدام α-SiC ومسحوق الكربون كمواد أولية واستخدام عملية الضغط أو التشكيل بالحقن للحصول على المركب مادة.

تلبد بدون ضغط

يمكن تقسيم عملية تلبيد كربيد السيليكون بدون ضغط إلى تلبيد في الطور الصلب وتلبد في الطور السائل. في السنوات الأخيرة، تم إجراء الأبحاث علىسيراميك كربيد السيليكونفي الداخل والخارج ركزت بشكل أساسي على تلبيد الطور السائل. عملية تحضير السيراميك هي: طحن المواد المختلطة بالكرة -> التحبيب بالرش -> الضغط الجاف -> تصلب الجسم الأخضر -> التلبيد بالفراغ.

منتجات كربيد السيليكون الملبدة بدون ضغط

أضف 96-99 جزءًا من مسحوق كربيد السيليكون متناهية الصغر (50-500 نانومتر)، 1-2 جزء من مسحوق كربيد البورون متناهية الصغر (50-500 نانومتر)، 0.2-1 جزء من بوريد النانو تيتانيوم (30-80 نانومتر)، 10-20 جزءًا من راتينج الفينول القابل للذوبان في الماء، و0.1-0.5 أجزاء من المشتتات عالية الكفاءة إلى مطحنة الكرة يتم طحن الكرة وخلطها لمدة 24 ساعة، ثم يتم وضع الملاط المختلط في برميل الخلط للتحريك لمدة ساعتين لإزالة الفقاعات الموجودة في الملاط.
يتم رش الخليط أعلاه في برج التحبيب، ويتم الحصول على مسحوق التحبيب ذو الشكل الجيد للجسيمات، والسيولة الجيدة، ونطاق توزيع الجسيمات الضيق والرطوبة المعتدلة عن طريق التحكم في ضغط الرش، ودرجة حرارة مدخل الهواء، ودرجة حرارة مخرج الهواء وحجم جسيمات ورقة الرش. تحويل تردد الطرد المركزي هو 26-32، درجة حرارة مدخل الهواء هي 250-280 درجة مئوية، درجة حرارة مخرج الهواء هي 100-120 درجة مئوية، وضغط مدخل الملاط هو 40-60.
يتم وضع مسحوق التحبيب أعلاه في قالب كربيد أسمنتي للضغط للحصول على جسم أخضر. طريقة الضغط هي الضغط ثنائي الاتجاه، وحمولة ضغط الأداة الآلية هي 150-200 طن.
يتم وضع الجسم الأخضر المضغوط في فرن تجفيف للتجفيف والمعالجة للحصول على جسم أخضر ذو قوة جسم أخضر جيدة.
يتم وضع الجسم الأخضر المعالج أعلاه فيبوتقة الجرافيتويتم ترتيبها بشكل وثيق ومرتب، ثم يتم وضع بوتقة الجرافيت ذات الجسم الأخضر في فرن تلبيد فراغي بدرجة حرارة عالية لإطلاق النار. درجة حرارة الحرق هي 2200-2250 درجة مئوية، ووقت العزل هو 1-2 ساعة. وأخيرًا، يتم الحصول على سيراميك كربيد السيليكون الملبد عالي الأداء وغير المضغوط.

تلبيد المرحلة الصلبة

يمكن تقسيم عملية تلبيد كربيد السيليكون بدون ضغط إلى تلبيد في الطور الصلب وتلبد في الطور السائل. يتطلب تلبيد الطور السائل إضافة إضافات تلبيد، مثل الإضافات الثنائية والثلاثية Y2O3، لجعل SiC والمواد المركبة الخاصة به تقدم تلبيد في الطور السائل وتحقيق التكثيف عند درجة حرارة منخفضة. تتضمن طريقة تحضير سيراميك كربيد السيليكون الملبد ذو الطور الصلب خلط المواد الخام، والتحبيب بالرش، والقولبة، والتلبيد الفراغي. عملية الإنتاج المحددة هي كما يلي:
يتم وضع 70-90% من كربيد السيليكون ألفا تحت الميكرون (200-500 نانومتر)، و0.1-5% من كربيد البورون، و4-20% من الراتنج، و5-20% من الرابط العضوي في خلاط ويضاف مع الماء النقي للترطيب. خلط. بعد 6-48 ساعة، يتم تمرير الملاط المختلط من خلال منخل شبكي 60-120؛
يتم رش الملاط المنخل من خلال برج التحبيب بالرش. درجة حرارة مدخل برج التحبيب بالرش هي 180-260 درجة مئوية، ودرجة حرارة المخرج هي 60-120 درجة مئوية؛ الكثافة الظاهرية للمادة المحببة هي 0.85-0.92 جم / سم 3، والسيولة 8-11 ثانية / 30 جم؛ يتم غربلة المادة المحببة من خلال منخل شبكي 60-120 لاستخدامها لاحقًا؛
حدد قالبًا وفقًا لشكل المنتج المطلوب، وقم بتحميل المادة المحببة في تجويف القالب، وقم بإجراء صب ضغط درجة حرارة الغرفة عند ضغط 50-200 ميجا باسكال للحصول على جسم أخضر؛ أو وضع الجسم الأخضر بعد صب الضغط في جهاز الضغط المتوازن، وإجراء الضغط المتوازن عند ضغط 200-300MPa، والحصول على الجسم الأخضر بعد الضغط الثانوي؛
ضع الجسم الأخضر الذي تم تحضيره في الخطوات المذكورة أعلاه في فرن تلبيد بالفراغ من أجل التلبيد، والجسم المؤهل هو السيراميك المضاد للرصاص من كربيد السيليكون؛ في عملية التلبيد المذكورة أعلاه، قم أولاً بإخلاء فرن التلبيد، وعندما تصل درجة الفراغ إلى 3-5×10-2 بعد Pa، يتم تمرير الغاز الخامل إلى فرن التلبيد إلى الضغط الطبيعي ثم تسخينه. العلاقة بين درجة حرارة التسخين والوقت هي: درجة حرارة الغرفة إلى 800 درجة مئوية، 5-8 ساعات، الحفاظ على الحرارة لمدة 0.5-1 ساعة، من 800 درجة مئوية إلى 2000-2300 درجة مئوية، 6-9 ساعات، الحفاظ على الحرارة لمدة 1 إلى ساعتين، ثم يبرد بالفرن وينزل إلى درجة حرارة الغرفة.

البنية المجهرية وحدود الحبوب من كربيد السيليكون متكلس عند الضغط الطبيعي

باختصار، السيراميك الذي يتم تصنيعه عن طريق عملية التلبيد بالضغط الساخن يتمتع بأداء أفضل، ولكن تكلفة الإنتاج تزداد أيضًا بشكل كبير؛ السيراميك المحضر بالتلبيد بدون ضغط له متطلبات أعلى من المواد الخام، ودرجة حرارة تلبيد عالية، وتغيرات كبيرة في حجم المنتج، وعملية معقدة، وأداء منخفض؛ تتميز المنتجات الخزفية التي يتم إنتاجها عن طريق عملية تلبيد التفاعل بكثافة عالية وأداء جيد ضد الصواريخ الباليستية وتكلفة إعداد منخفضة نسبيًا. تتميز عمليات تحضير التلبيد المختلفة لسيراميك كربيد السيليكون بمزاياها وعيوبها، وستكون سيناريوهات التطبيق مختلفة أيضًا. إن أفضل سياسة هي اختيار طريقة التحضير المناسبة وفقًا للمنتج وإيجاد التوازن بين التكلفة المنخفضة والأداء العالي.