Реакционно синтероване
Реакционното синтерованекерамика от силициев карбидпроизводственият процес включва уплътняване на керамика, уплътняване на агент за инфилтрация на поток за синтероване, подготовка на керамичен продукт за реакционно синтероване, подготовка на дървена керамика от силициев карбид и други стъпки.
Дюза от силициев карбид за реакционно синтероване
Първо, 80-90% керамичен прах (съставен от един или два праха отпрах от силициев карбиди борен карбид на прах), 3-15% въглероден източник на прах (съставен от една или две сажди и фенолна смола) и 5-15% формовъчен агент (фенолна смола, полиетилен гликол, хидроксиметил целулоза или парафин) се смесват равномерно използване на топкова мелница за получаване на смесен прах, който се изсушава чрез пулверизиране и се гранулира и след това се пресова във форма, за да се получи керамична компактна маса с различни специфични форми.
Второ, 60-80% силициев прах, 3-10% силициев карбид на прах и 37-10% борен нитрид на прах се смесват равномерно и се пресоват във форма, за да се получи компактно средство за инфилтриране на поток за синтероване.
Керамичният компактен материал и синтерованият инфилтриращ компактен материал след това се подреждат заедно и температурата се повишава до 1450-1750 ℃ във вакуумна пещ със степен на вакуум не по-малка от 5 × 10-1 Pa за синтероване и запазване на топлината за 1-3 часа, за да се получи реакционно синтерован керамичен продукт. Остатъкът от инфилтранта върху повърхността на синтерованата керамика се отстранява чрез потупване, за да се получи плътен керамичен лист, като се запазва оригиналната форма на компакта.
Накрая се възприема процесът на реакционно синтероване, т.е. течен силиций или силициева сплав с реакционна активност при висока температура се инфилтрира в порестата керамична заготовка, съдържаща въглерод под действието на капилярна сила, и реагира с въглерода в него, за да образува силициев карбид, който ще се разшири в обем, а останалите пори са запълнени с елементарен силиций. Порестата керамична заготовка може да бъде от чист въглерод или композитен материал на основата на силициев карбид/въглерод. Първият се получава чрез каталитично втвърдяване и пиролиза на органична смола, образувател на пори и разтворител. Последният се получава чрез пиролиза на частици силициев карбид/композитни материали на базата на смола за получаване на композитни материали на базата на силициев карбид/въглерод или чрез използване на α-SiC и въглероден прах като изходни материали и използване на процес на пресоване или леене под налягане за получаване на композита материал.
Синтероване без налягане
Процесът на синтероване без налягане на силициев карбид може да бъде разделен на синтероване в твърда фаза и синтероване в течна фаза. През последните години изследванията насилициево-карбидна керамикау нас и в чужбина се фокусира главно върху синтероване в течна фаза. Процесът на подготовка на керамиката е: смилане на смесен материал с топка–>спрей гранулиране–>сухо пресоване–>втвърдяване на зелено тяло–>вакуумно синтероване.
Продукти от синтерован силициев карбид без налягане
Добавете 96-99 части ултрафин прах от силициев карбид (50-500nm), 1-2 части ултрафин прах от борен карбид (50-500nm), 0,2-1 части нано-титанов борид (30-80nm), 10-20 части водоразтворима фенолна смола и 0,1-0,5 части високоефективна диспергатор към топковата мелница за топкова мелница и смесване за 24 часа и поставете смесената суспензия в смесителен варел за разбъркване за 2 часа, за да отстраните мехурчетата в суспензията.
Горната смес се впръсква в кулата за гранулиране и прахът за гранулиране с добра морфология на частиците, добра течливост, тесен диапазон на разпределение на частиците и умерена влажност се получава чрез контролиране на налягането на пръскане, температурата на входа на въздуха, температурата на изхода на въздуха и размера на частиците на листа за пръскане. Преобразуването на центробежната честота е 26-32, температурата на входящия въздух е 250-280 ℃, температурата на изходящия въздух е 100-120 ℃, а входното налягане на суспензията е 40-60.
Горният гранулиран прах се поставя в циментирана карбидна форма за пресоване, за да се получи зелено тяло. Методът на пресоване е двупосочно налягане, а тонажът на налягането на машинния инструмент е 150-200 тона.
Пресованото зелено тяло се поставя в сушилня за сушене и втвърдяване, за да се получи зелено тяло с добра здравина на зелено тяло.
Гореизсушеното зелено тяло се поставя в aграфитен тигели подредени плътно и спретнато, след което графитният тигел със зеленото тяло се поставя във високотемпературна вакуумна пещ за синтероване за изпичане. Температурата на изпичане е 2200-2250 ℃, а времето за изолация е 1-2 часа. Накрая се получава високоефективна керамика от синтерован силициев карбид без налягане.
Твърдофазово синтероване
Процесът на синтероване без налягане на силициев карбид може да бъде разделен на синтероване в твърда фаза и синтероване в течна фаза. Синтероването в течна фаза изисква добавяне на добавки за синтероване, като Y2O3 бинарни и тройни добавки, за да направят SiC и неговите композитни материали да представят синтероване в течна фаза и да постигнат уплътняване при по-ниска температура. Методът за приготвяне на синтерована керамика от силициев карбид в твърда фаза включва смесване на суровини, гранулиране със спрей, формоване и синтероване под вакуум. Конкретният производствен процес е както следва:
70-90% субмикронен α силициев карбид (200-500nm), 0,1-5% борен карбид, 4-20% смола и 5-20% органично свързващо вещество се поставят в миксер и се добавят с чиста вода за мокро смесване. След 6-48 часа, смесената суспензия се прекарва през сито 60-120 меша;
Пресятата суспензия се гранулира със спрей през кула за гранулиране чрез спрей. Температурата на входа на кулата за гранулиране на спрей е 180-260 ℃, а изходната температура е 60-120 ℃; обемната плътност на гранулирания материал е 0,85-0,92g/cm3, течливостта е 8-11s/30g; гранулираният материал се пресява през сито 60-120 меша за по-късна употреба;
Изберете форма според желаната форма на продукта, заредете гранулирания материал в кухината на матрицата и извършете компресионно формоване при стайна температура при налягане от 50-200MPa, за да получите зелено тяло; или поставете необработеното тяло след пресоване в устройство за изостатично пресоване, извършете изостатично пресоване при налягане от 200-300MPa и получете необработено тяло след вторично пресоване;
Поставете зеленото тяло, приготвено в горните стъпки, във вакуумна пещ за синтероване за синтероване, а квалифицираното е завършената бронирана керамика от силициев карбид; в горния процес на синтероване, първо евакуирайте пещта за синтероване и когато степента на вакуум достигне 3-5 × 10-2 След Pa, инертният газ се пропуска в пещта за синтероване до нормално налягане и след това се нагрява. Връзката между температурата на нагряване и времето е: стайна температура до 800 ℃, 5-8 часа, запазване на топлината за 0,5-1 час, от 800 ℃ до 2000-2300 ℃, 6-9 часа, запазване на топлината за 1 до 2 часа, и след това се охлажда в пещта и се понижава до стайна температура.
Микроструктура и граница на зърното на силициев карбид, синтерован при нормално налягане
Накратко, керамиката, произведена чрез процес на синтероване при горещо пресоване, има по-добра производителност, но производствените разходи също се увеличават значително; керамиката, получена чрез синтероване без налягане, има по-високи изисквания към суровините, висока температура на синтероване, големи промени в размера на продукта, сложен процес и ниска производителност; керамичните продукти, произведени чрез процес на реакционно синтероване, имат висока плътност, добри антибалистични характеристики и относително ниски разходи за подготовка. Различните процеси на подготовка за синтероване на керамика от силициев карбид имат своите предимства и недостатъци и сценариите за приложение също ще бъдат различни. Най-добрата политика е да изберете правилния метод на приготвяне според продукта и да намерите баланс между ниска цена и висока производителност.
Време на публикуване: 29 октомври 2024 г