Рэакцыя спякання
Рэакцыя спяканнякарбід крэмнія керамікавытворчы працэс уключае ў сябе ўшчыльненне керамікі, ушчыльненне агентам для інфільтрацыі флюсу для спякання, падрыхтоўку керамічных вырабаў з рэакцыйным спяканнем, падрыхтоўку драўлянай керамікі з карбіду крэмнію і іншыя этапы.
Насадка з карбіду крэмнію рэакцыйнага спякання
Па-першае, 80-90% керамічнага парашка (які складаецца з аднаго або двух парашкоўпарашок карбіду крэмніяі парашок карбіду бору), 3-15% парашка крыніцы вугляроду (які складаецца з аднаго або двух кампанентаў сажы і фенольнай смалы) і 5-15% фармовачнага агента (фенольнай смалы, поліэтыленгліколя, гидроксиметилцеллюлозы або парафіна) змешваюць пароўну. выкарыстанне шаравога млына для атрымання змешанага парашка, які сушаць распыленнем і грануляваны, а затым прэсуюць у прэс-форме для атрымання керамічнай кампакты з рознымі спецыфічнымі формамі.
Па-другое, 60-80% парашка крэмнію, 3-10% парашка карбіду крэмнію і 37-10% парашка нітрыду бору раўнамерна змешваюць і прэсуюць у прэс-форме, каб атрымаць кампакт для спякання флюсу.
Затым керамічную прэсоўку і спечаную прэсоўку для пранікнення складаюць разам і тэмпературу павышаюць да 1450-1750 ℃ у вакуумнай печы са ступенню вакууму не менш за 5×10-1 Па для спякання і захавання цяпла на працягу 1-3 гадзін для атрымання рэакцыйнага спеченного керамічнага прадукту. Рэшткі інфільтрата на паверхні спечанай керамікі выдаляюцца пастукваннем, каб атрымаць шчыльны керамічны ліст, і першапачатковая форма кампакта захоўваецца.
Нарэшце, прымаецца працэс рэакцыйнага спякання, гэта значыць вадкі крэмній або крэмніевы сплаў з рэакцыйнай актыўнасцю пры высокай тэмпературы прасочваецца ў кіпрую керамічную нарыхтоўку, якая змяшчае вуглярод пад дзеяннем капілярнай сілы, і рэагуе з вугляродам у ёй з адукацыяй карбіду крэмнію, які павялічыцца ў аб'ёме, а астатнія пары запоўняцца элементарным крэмніем. Сітаватая керамічная нарыхтоўка можа быць з чыстага вугляроду або кампазітнага матэрыялу на аснове карбіду крэмнію/вугляроду. Першы атрымліваецца шляхам каталітычнага отвержденія і піролізу арганічнай смалы, утваральніка пор і растваральніка. Апошні атрымліваецца шляхам піролізу часціц карбіду крэмнію/кампазітных матэрыялаў на аснове смалы для атрымання кампазітных матэрыялаў на аснове карбіду крэмнія/вугляроду або з выкарыстаннем α-SiC і вугляроднага парашка ў якасці зыходных матэрыялаў і выкарыстаннем працэсу прэсавання або ліцця пад ціскам для атрымання кампазіта матэрыял.
Спяканне без ціску
Працэс спякання карбіду крэмнію без ціску можна падзяліць на спяканне ў цвёрдай фазе і спяканне ў вадкай фазе. У апошнія гады даследаванні накераміка з карбіду крэмніюу краіне і за мяжой у асноўным сканцэнтраваны на спяканні ў вадкай фазе. Працэс падрыхтоўкі керамікі: памол змешанага матэрыялу ў шаравым млыне–>грануліраванне распыленнем–>сухое прэсаванне–>зацвярдзенне сыравіны–>вакуумнае спяканне.
Вырабы з карбіду крэмнію, спечаныя без ціску
Дадайце 96-99 частак ультратонкага парашка карбіду крэмнію (50-500 нм), 1-2 часткі ультратонкага парашка карбіду бору (50-500 нм), 0,2-1 часткі нанаборыду тытана (30-80 нм), 10-20 частак вадараспушчальнай фенольнай смалы і 0,1-0,5 частак высокапрадукцыйнага дыспергатар у шаравой млыне для шаравога памолу і змешвання на працягу 24 гадзін, і пакладзеце змешаную завісь у бочку для змешвання на 2 гадзіны, каб выдаліць бурбалкі ў завісі.
Вышэйпаказаная сумесь распыляецца ў грануляцыйную вежу, і грануляваны парашок з добрай марфалогіяй часціц, добрай цякучасцю, вузкім дыяпазонам размеркавання часціц і ўмеранай вільготнасцю атрымліваецца шляхам кантролю ціску распылення, тэмпературы паветра на ўваходзе, тэмпературы паветра на выхадзе і памеру часціц распыляльнага ліста. Цэнтрабежнае пераўтварэнне частоты складае 26-32, тэмпература паветра на ўваходзе складае 250-280 ℃, тэмпература паветра на выхадзе складае 100-120 ℃, а ціск суспензіі на ўваходзе складае 40-60.
Вышэйзгаданы грануляваны парашок змяшчаецца ў форму з цвёрдага сплаву для прэсавання для атрымання зялёнага цела. Метад прэсавання - двухнакіраваны ціск, а танаж ціску станка - 150-200 тон.
Прэсаванае зялёнае цела змяшчаецца ў сушыльную печ для сушкі і отвержденія, каб атрымаць зялёнае цела з добрай трываласцю зялёнага цела.
Вышэй вылечанае зялёнае цела змяшчаецца ў aграфітавы тыгельі размешчаны цесна і акуратна, а затым графітавы тыгель з зялёным корпусам змяшчаецца ў высокатэмпературную вакуумную печ для спякання для абпалу. Тэмпература абпалу складае 2200-2250 ℃, а час ізаляцыі - 1-2 гадзіны. Нарэшце, атрымліваецца высокаэфектыўная безнапорная спеченная кераміка з карбіду крэмнію.
Цвёрдафазнае спяканне
Працэс спякання карбіду крэмнію без ціску можна падзяліць на спяканне ў цвёрдай фазе і спяканне ў вадкай фазе. Вадкафазнае спяканне патрабуе дабаўлення спякаючых дабавак, такіх як бінарныя і трайныя дабаўкі Y2O3, каб SiC і яго кампазітныя матэрыялы мелі вадкаснае спяканне і дасягалі ўшчыльнення пры больш нізкай тэмпературы. Спосаб падрыхтоўкі цвёрдафазнай спеченной керамікі з карбіду крэмнію ўключае змешванне сыравіны, распыляльную грануляцыю, фармаванне і вакуумнае спяканне. Канкрэтны вытворчы працэс выглядае наступным чынам:
70-90% субмікроннага карбіду крэмнію α (200-500 нм), 0,1-5% карбіду бору, 4-20% смалы і 5-20% арганічнага злучнага змяшчаюць у змяшальнік і дадаюць чыстую ваду для вільготнага змешванне. Праз 6-48 гадзін змешаную кашыцу прапускаюць праз сіта 60-120 меш;
Прасеяная завісь гранулюецца распыленнем праз вежу распылення. Тэмпература на ўваходзе ў вежу распыляльнай грануляцыі складае 180-260 ℃, а на выхадзе - 60-120 ℃; насыпная шчыльнасць грануляванага матэрыялу 0,85-0,92г/см3, цякучасць 8-11с/30г; грануляваны матэрыял прасейваюць праз сіта 60-120 меш для наступнага выкарыстання;
Выберыце форму ў адпаведнасці з жаданай формай прадукту, загрузіце грануляваны матэрыял у паражніну формы і выканайце кампрэсійнае фармаванне пры пакаёвай тэмпературы пад ціскам 50-200 МПа для атрымання зялёнага цела; або змясціць сырое цела пасля кампрэсійнага фармавання ў ізастатычнае прэсаванне, выканаць ізастатычнае прэсаванне пры ціску 200-300 МПа і атрымаць сырое цела пасля другаснага прэсавання;
Змесціце зялёнае цела, падрыхтаванае на вышэйзгаданых этапах, у вакуумную печ для спякання, а кваліфікаваны - гэта гатовая куленепрабівальная кераміка з карбіду крэмнію; у апісаным вышэй працэсе спякання спачатку вызваляюць печ для спякання, і калі ступень вакууму дасягае 3-5×10-2. Пасля Па інэртны газ прапускаюць у печ для спякання да нармальнага ціску, а затым награваюць. Адносіны паміж тэмпературай нагрэву і часам: тэмпература ў памяшканні да 800 ℃, 5-8 гадзін, захаванне цяпла 0,5-1 гадзіну, ад 800 ℃ да 2000-2300 ℃, 6-9 гадзін, захаванне цяпла ад 1 да 2 гадзін, а затым астуджаюць з дапамогай печы і зніжаюць да пакаёвай тэмпературы.
Мікраструктура і мяжа зерняў карбіду крэмнію, спеченного пры нармальным ціску
Карацей кажучы, кераміка, вырабленая ў працэсе спякання гарачага прэсавання, мае лепшыя характарыстыкі, але кошт вытворчасці таксама значна павялічваецца; кераміка, прыгатаваная шляхам спякання без ціску, мае больш высокія патрабаванні да сыравіны, высокую тэмпературу спякання, вялікія змены памеру прадукту, складаны працэс і нізкую прадукцыйнасць; керамічныя вырабы, атрыманыя працэсам рэакцыйнага спякання, маюць высокую шчыльнасць, добрыя антыбалістычныя характарыстыкі і адносна нізкі кошт падрыхтоўкі. Розныя працэсы падрыхтоўкі керамікі з карбіду крэмнію да спякання маюць свае перавагі і недахопы, і сцэнарыі прымянення таксама будуць рознымі. Гэта лепшая палітыка - выбраць правільны метад падрыхтоўкі ў адпаведнасці з прадуктам і знайсці баланс паміж нізкай коштам і высокай эфектыўнасцю.
Час публікацыі: 29 кастрычніка 2024 г