Reakční slinování
Reakční slinováníkeramika z karbidu křemíkuvýrobní proces zahrnuje zhutňování keramiky, zhutňování sintrovacího tavidla infiltračního činidla, přípravu keramického produktu reakčním slinováním, přípravu dřevokeramiky z karbidu křemíku a další kroky.
Tryska z karbidu křemíku pro reakční slinování
Nejprve 80-90% keramického prášku (složeného z jednoho nebo dvou práškůprášek karbidu křemíkua prášek karbidu boru), 3–15 % prášku zdroje uhlíku (složeného z jednoho nebo dvou sazí a fenolové pryskyřice) a 5–15 % formovacího činidla (fenolová pryskyřice, polyethylenglykol, hydroxymethylcelulóza nebo parafín) se rovnoměrně promíchají za použití kulového mlýnu k získání směsného prášku, který se suší rozprašováním a granuluje a poté lisuje ve formě za účelem získání keramického výlisku s různými specifickými tvary.
Za druhé, 60 až 80 % práškového křemíku, 3 až 10 % práškového karbidu křemíku a 37 až 10 % prášku nitridu boru se rovnoměrně smísí a lisuje ve formě, aby se získal kompaktní prostředek pro infiltraci slinovacího tavidla.
Keramický výlisek a sintrovaný výlisek infiltrátu se poté naskládají na sebe a teplota se zvýší na 1450-1750 ℃ ve vakuové peci se stupněm vakua ne menším než 5×10-1 Pa pro slinování a tepelnou konzervaci po dobu 1-3 hodin, aby se získal reakční slinutý keramický produkt. Zbytky infiltrantu na povrchu slinuté keramiky se poklepáním odstraní, čímž se získá hustá keramická deska a původní tvar výlisku je zachován.
Nakonec je přijat proces reakčního slinování, to znamená, že kapalný křemík nebo slitina křemíku s reakční aktivitou při vysoké teplotě infiltruje do porézního keramického polotovaru obsahujícího uhlík působením kapilární síly a reaguje s uhlíkem v něm za vzniku karbidu křemíku, který zvětší svůj objem a zbývající póry jsou vyplněny elementárním křemíkem. Porézní keramický polotovar může být čistý uhlík nebo kompozitní materiál na bázi karbidu křemíku/uhlíku. První látka se získává katalytickým vytvrzením a pyrolýzou organické pryskyřice, látky tvořící póry a rozpouštědla. Ten se získává pyrolýzou částic karbidu křemíku/kompozitních materiálů na bázi pryskyřice za účelem získání kompozitních materiálů na bázi karbidu křemíku/uhlíku, nebo použitím α-SiC a uhlíkového prášku jako výchozích materiálů a použitím procesu lisování nebo vstřikování k získání kompozitu materiál.
Beztlakové slinování
Proces beztlakového slinování karbidu křemíku lze rozdělit na slinování v pevné fázi a slinování v kapalné fázi. V posledních letech výzkum nakeramika z karbidu křemíkudoma i v zahraničí se zaměřuje především na slinování v kapalné fázi. Proces přípravy keramiky je: kulové mletí směsného materiálu–>rozprašovací granulace–>suché lisování–>tuhnutí surového tělesa–>vakuové slinování.
Výrobky ze slinutého karbidu křemíku bez tlaku
Přidejte 96–99 dílů ultrajemného prášku karbidu křemíku (50–500 nm), 1–2 díly ultrajemného prášku karbidu boru (50–500 nm), 0,2–1 díly boridu nanotitanu (30–80 nm), 10–20 dílů ve vodě rozpustné fenolové pryskyřice a 0,1-0,5 dílů vysoce účinného dispergačního činidla kulový mlýn pro kulové mletí a míchání po dobu 24 hodin a smíchaná suspenze se vloží do míchacího sudu k míchání po dobu 2 hodin, aby se odstranily bubliny v suspenzi.
Výše uvedená směs se nastříká do granulační věže a granulační prášek s dobrou morfologií částic, dobrou tekutostí, úzkým rozmezím distribuce částic a mírnou vlhkostí se získá řízením tlaku rozprašování, vstupní teploty vzduchu, výstupní teploty vzduchu a velikosti částic rozprašovací fólie. Konverze odstředivé frekvence je 26-32, vstupní teplota vzduchu je 250-280 ℃, výstupní teplota vzduchu je 100-120 ℃ a vstupní tlak suspenze je 40-60.
Výše uvedený granulační prášek se umístí do formy ze slinutého karbidu pro lisování za účelem získání surového tělesa. Lisovací metoda je obousměrná tlaková a tlaková tonáž obráběcího stroje je 150-200 tun.
Vylisovaný zelený korpus se vloží do sušicí pece k sušení a vytvrzení, aby se získal syrový korpus s dobrou pevností surového korpusu.
Výše vytvrzené zelené těleso se umístí do agrafitový kelímeka uspořádané těsně a úhledně, a poté je grafitový kelímek se syrovým tělesem umístěn do vysokoteplotní vakuové slinovací pece pro vypálení. Teplota vypalování je 2200-2250 ℃ a doba izolace je 1-2 hodiny. Nakonec se získá vysoce výkonná beztlaková slinutá keramika z karbidu křemíku.
Slinování v pevné fázi
Proces beztlakového slinování karbidu křemíku lze rozdělit na slinování v pevné fázi a slinování v kapalné fázi. Slinování v kapalné fázi vyžaduje přidání slinovacích aditiv, jako jsou binární a ternární aditiva Y2O3, aby SiC a jeho kompozitní materiály vykazovaly slinování v kapalné fázi a dosáhly zhuštění při nižší teplotě. Způsob přípravy keramiky ze slinutého karbidu křemíku v pevné fázi zahrnuje míchání surovin, sprejovou granulaci, lisování a vakuové slinování. Konkrétní výrobní proces je následující:
70–90 % submikronového karbidu křemíku α (200–500 nm), 0,1–5 % karbidu boru, 4–20 % pryskyřice a 5–20 % organického pojiva se umístí do mísiče a přidá se čistá voda pro mokré míchání. Po 6 až 48 hodinách se smíšená suspenze nechá projít sítem 60 až 120 mesh;
Prosetá suspenze se granuluje rozprašováním přes rozprašovací granulační věž. Vstupní teplota rozprašovací granulační věže je 180-260 ℃ a výstupní teplota je 60-120 ℃; objemová hustota granulovaného materiálu je 0,85-0,92 g/cm3, tekutost je 8-11 s/30 g; granulovaný materiál se prosévá přes síto 60-120 mesh pro pozdější použití;
Vyberte formu podle požadovaného tvaru produktu, vložte granulovaný materiál do dutiny formy a proveďte lisování při pokojové teplotě při tlaku 50-200 MPa, abyste získali syrové tělo; nebo umístit surové těleso po lisování do izostatického lisovacího zařízení, provést izostatické lisování při tlaku 200-300 MPa a získat surové těleso po sekundárním lisování;
Surové těleso připravené ve výše uvedených krocích vložte do vakuové slinovací pece ke spékání a kvalifikované je hotová neprůstřelná keramika z karbidu křemíku; ve výše uvedeném procesu slinování nejprve evakuujte slinovací pec, a když stupeň vakua dosáhne 3-5x10-2 po Pa, inertní plyn se vede do slinovací pece na normální tlak a poté se zahřívá. Vztah mezi teplotou ohřevu a časem je: pokojová teplota do 800℃, 5-8 hodin, uchování tepla po dobu 0,5-1 hodiny, od 800℃ do 2000-2300℃, 6-9 hodin, uchování tepla po dobu 1 až 2 hodin, a pak se ochladí v peci a klesne na pokojovou teplotu.
Mikrostruktura a hranice zrn karbidu křemíku slinutého za normálního tlaku
Stručně řečeno, keramika vyrobená procesem slinování lisováním za tepla má lepší výkon, ale výrobní náklady se také výrazně zvyšují; keramika připravená beztlakým slinováním má vyšší nároky na suroviny, vysokou slinovací teplotu, velké změny velikosti produktu, složitý proces a nízký výkon; keramické výrobky vyrobené procesem reakčního slinování mají vysokou hustotu, dobrý antibalistický výkon a relativně nízké náklady na přípravu. Různé procesy přípravy slinování keramiky z karbidu křemíku mají své výhody a nevýhody a scénáře použití se budou také lišit. Nejlepší je zvolit správnou metodu přípravy podle produktu a najít rovnováhu mezi nízkou cenou a vysokým výkonem.
Čas odeslání: 29. října 2024