Reaktionssintring
Reaktionen sintringsiliciumcarbid keramikProduktionsprocessen omfatter keramisk komprimering, komprimering af sintringsfluxinfiltrationsmiddel, reaktionssintring af keramiske produkter, siliciumcarbid trækeramisk fremstilling og andre trin.
Reaktionssintrende siliciumcarbiddyse
Først 80-90% keramisk pulver (sammensat af et eller to pulvere afsiliciumcarbid pulverog borcarbidpulver), 3-15% kulstofkildepulver (sammensat af en eller to af kønrøg og phenolharpiks) og 5-15% støbemiddel (phenolharpiks, polyethylenglycol, hydroxymethylcellulose eller paraffin) blandes jævnt ved hjælp af en kuglemølle til at opnå et blandet pulver, som spraytørres og granuleres og derefter presses i en form for at opnå en keramisk kompakt med forskellige specifikke former.
For det andet blandes 60-80% siliciumpulver, 3-10% siliciumcarbidpulver og 37-10% bornitridpulver jævnt og presses i en form for at opnå en sintringsflux-infiltrationsmiddelkompakt.
Den keramiske kompakt og den sintrede infiltrerende kompakt stables derefter sammen, og temperaturen hæves til 1450-1750 ℃ i en vakuumovn med en vakuumgrad på ikke mindre end 5×10-1 Pa til sintring og varmekonservering i 1-3 timer for at opnå et reaktionssintret keramisk produkt. Infiltrationsremanensen på overfladen af den sintrede keramik fjernes ved bankning for at opnå en tæt keramisk plade, og den oprindelige form af kompakten bibeholdes.
Til sidst anvendes reaktionssintringsprocessen, dvs. flydende silicium eller siliciumlegering med reaktionsaktivitet ved høj temperatur infiltrerer det porøse keramiske råemne, der indeholder kulstof under påvirkning af kapillærkraft, og reagerer med kulstoffet deri for at danne siliciumcarbid, som vil udvide sig i volumen, og de resterende porer er fyldt med elementært silicium. Det porøse keramiske emne kan være rent kulstof eller siliciumcarbid/kulstofbaseret kompositmateriale. Førstnævnte opnås ved katalytisk hærdning og pyrolyse af en organisk harpiks, en poredannende og et opløsningsmiddel. Sidstnævnte opnås ved at pyrolysere siliciumcarbidpartikler/harpiksbaserede kompositmaterialer for at opnå siliciumcarbid/kulstofbaserede kompositmaterialer, eller ved at anvende α-SiC og kulstofpulver som udgangsmaterialer og anvende en presse- eller sprøjtestøbningsproces for at opnå kompositten materiale.
Trykløs sintring
Den trykløse sintringsproces af siliciumcarbid kan opdeles i fastfasesintring og væskefasesintring. I de senere år har forskningen vedrsiliciumcarbid keramiki ind- og udland har hovedsageligt fokuseret på væskefasesintring. Den keramiske fremstillingsproces er: kugleformaling af blandet materiale–>sprøjtegranulering–>tørpresning–>størkning af grønt legeme–>vakuumsintring.
Trykløse sintrede siliciumcarbidprodukter
Tilsæt 96-99 dele ultrafint siliciumcarbidpulver (50-500nm), 1-2 dele borcarbid ultrafint pulver (50-500nm), 0,2-1 dele nano-titaniumborid (30-80nm), 10-20 dele vandopløselig phenolharpiks og 0,1-0,5 dele højeffektivt dispergeringsmiddel til kuglemøllen til kugleformaling og blanding i 24 timer, og kom den blandede opslæmning i en blandetønde til omrøring i 2 timer for at fjerne bobler i opslæmningen .
Ovenstående blanding sprøjtes ind i granuleringstårnet, og granuleringspulveret med god partikelmorfologi, god fluiditet, snævert partikelfordelingsområde og moderat fugt opnås ved at kontrollere sprøjtetrykket, luftindløbstemperaturen, luftudgangstemperaturen og spraypladens partikelstørrelse. Centrifugalfrekvensomdannelsen er 26-32, luftindgangstemperaturen er 250-280 ℃, luftudgangstemperaturen er 100-120 ℃, og gylleindløbstrykket er 40-60.
Ovenstående granuleringspulver anbringes i en cementeret hårdmetalform til presning for at opnå en grøn krop. Pressemetoden er tovejstryk, og værktøjsmaskinens tryktonnage er 150-200 tons.
Den pressede grønne krop placeres i en tørreovn til tørring og hærdning for at opnå en grøn krop med god grøn kropsstyrke.
Ovenstående hærdede grønne krop placeres i engrafitdigelog arrangeret tæt og pænt, og derefter placeres grafitdigelen med det grønne legeme i en højtemperaturvakuumsintringsovn til brænding. Brændingstemperaturen er 2200-2250 ℃, og isoleringstiden er 1-2 timer. Endelig opnås højtydende trykløs sintret siliciumcarbidkeramik.
Fastfasesintring
Den trykløse sintringsproces af siliciumcarbid kan opdeles i fastfasesintring og væskefasesintring. Væskefasesintring kræver tilsætning af sintringsadditiver, såsom Y2O3 binære og ternære additiver, for at få SiC og dets kompositmaterialer til at præsentere væskefasesintring og opnå fortætning ved en lavere temperatur. Fremstillingsmetoden for fastfase sintret siliciumcarbidkeramik omfatter blanding af råmaterialer, spraygranulering, støbning og vakuumsintring. Den specifikke produktionsproces er som følger:
70-90 % submikron α-siliciumcarbid (200-500 nm), 0,1-5 % borcarbid, 4-20 % harpiks og 5-20 % organisk bindemiddel anbringes i en blander og tilsættes rent vand til vådt blanding. Efter 6-48 timer ledes den blandede opslæmning gennem en 60-120 mesh sigte;
Den sigtede opslæmning spraygranuleres gennem et spraygranuleringstårn. Spraygranuleringstårnets indløbstemperatur er 180-260 ℃, og udløbstemperaturen er 60-120 ℃; bulkdensiteten af det granulerede materiale er 0,85-0,92 g/cm3, fluiditeten er 8-11 s/30 g; det granulerede materiale sigtes gennem en 60-120 mesh sigte til senere brug;
Vælg en form i henhold til den ønskede produktform, indlæs det granulerede materiale i formhulrummet, og udfør kompressionsstøbning ved stuetemperatur ved et tryk på 50-200 MPa for at opnå en grøn krop; eller placer den grønne krop efter kompressionsstøbning i en isostatisk presseanordning, udfør isostatisk presning ved et tryk på 200-300 MPa og opnå en grøn krop efter sekundær presning;
Sæt den grønne krop, der er forberedt i ovenstående trin, i en vakuumsintringsovn til sintring, og den kvalificerede er den færdige siliciumcarbid skudsikre keramik; i ovenstående sintringsproces evakueres først sintringsovnen, og når vakuumgraden når 3-5×10-2 Efter Pa, ledes den inerte gas ind i sintringsovnen til normalt tryk og opvarmes derefter. Forholdet mellem opvarmningstemperatur og tid er: stuetemperatur til 800 ℃, 5-8 timer, varmekonservering i 0,5-1 time, fra 800 ℃ til 2000-2300 ℃, 6-9 timer, varmekonservering i 1 til 2 timer, og derefter afkølet med ovnen og faldet til stuetemperatur.
Mikrostruktur og korngrænse af siliciumcarbid sintret ved normalt tryk
Kort sagt har keramik fremstillet ved varmpressende sintringsproces bedre ydeevne, men produktionsomkostningerne er også stærkt øget; keramik fremstillet ved trykløs sintring har højere råmaterialekrav, høj sintringstemperatur, store produktstørrelsesændringer, kompleks proces og lav ydeevne; Keramiske produkter fremstillet ved reaktionssintringsproces har høj densitet, god anti-ballistisk ydeevne og relativt lave forberedelsesomkostninger. Forskellige sintringsforberedelsesprocesser af siliciumcarbidkeramik har deres egne fordele og ulemper, og anvendelsesscenarierne vil også være forskellige. Det er den bedste politik at vælge den rigtige tilberedningsmetode i henhold til produktet og finde en balance mellem lave omkostninger og høj ydeevne.
Indlægstid: 29. oktober 2024