Herstellungsverfahren für reaktives Sintern von Siliziumkarbid

Reaktionsgesintertes Siliziumkarbid ist ein wichtiges Hochtemperaturmaterial mit hoher Festigkeit, hoher Härte, hoher Verschleißfestigkeit, hoher Korrosionsbeständigkeit und hoher Oxidationsbeständigkeit sowie anderen hervorragenden Eigenschaften und wird häufig in Maschinen, Luft- und Raumfahrt, chemischer Industrie, Energie und anderen Bereichen eingesetzt Felder.

 

1. Rohstoffvorbereitung

Bei der Herstellung von reaktiv gesinterten Siliziumkarbid-Rohstoffen handelt es sich hauptsächlich um Kohlenstoff und Siliziumpulver, von denen Kohlenstoff eine Vielzahl kohlenstoffhaltiger Substanzen wie Kohlenkoks, Graphit, Holzkohle usw. verwendet werden kann. Siliziumpulver wird üblicherweise mit Partikeln ausgewählt Größe von 1–5 μm hochreinem Siliziumpulver. Zunächst werden Kohlenstoff- und Siliziumpulver in einem bestimmten Verhältnis gemischt, eine entsprechende Menge Bindemittel und Fließmittel hinzugefügt und gleichmäßig gerührt. Die Mischung wird dann zum Mahlen in einer Kugelmühle zur weiteren gleichmäßigen Vermischung und Mahlung gegeben, bis die Partikelgröße weniger als 1 μm beträgt.

2. Formprozess

Der Formprozess ist einer der Schlüsselschritte bei der Herstellung von Siliziumkarbid. Häufig verwendete Formverfahren sind Pressformen, Injektionsformen und statisches Formen. Pressformen bedeutet, dass die Mischung in die Form gegeben und durch mechanischen Druck geformt wird. Unter Injektionsformen versteht man das Mischen der Mischung mit Wasser oder einem organischen Lösungsmittel, das Einspritzen in die Form durch eine Spritze unter Vakuumbedingungen und das Formen des fertigen Produkts nach dem Stehenlassen. Statisches Druckformen bezieht sich auf das Einfüllen der Mischung in die Form unter dem Schutz von Vakuum oder Atmosphäre für statisches Druckformen, normalerweise bei einem Druck von 20–30 MPa.

3. Sinterprozess

Das Sintern ist ein wichtiger Schritt im Herstellungsprozess von reaktionsgesintertem Siliziumkarbid. Sintertemperatur, Sinterzeit, Sinteratmosphäre und andere Faktoren beeinflussen die Leistung von reaktionsgesintertem Siliziumkarbid. Im Allgemeinen liegt die Sintertemperatur von reaktiv gesintertem Siliziumkarbid zwischen 2000 und 2400 °C, die Sinterzeit beträgt im Allgemeinen 1 bis 3 Stunden und die Sinteratmosphäre ist normalerweise inert, wie Argon, Stickstoff usw. Während des Sinterns kommt es zu einer chemischen Reaktion der Mischung unter Bildung von Siliziumkarbidkristallen. Gleichzeitig reagiert Kohlenstoff auch mit Gasen in der Atmosphäre und erzeugt Gase wie CO und CO2, die sich auf die Dichte und die Eigenschaften von Siliziumkarbid auswirken. Daher ist die Aufrechterhaltung einer geeigneten Sinteratmosphäre und Sinterzeit für die Herstellung von reaktionsgesintertem Siliziumkarbid sehr wichtig.

4. Nachbehandlungsprozess

Reaktionsgesintertes Siliziumkarbid erfordert nach der Herstellung einen Nachbehandlungsprozess. Gängige Nachbehandlungsprozesse sind Bearbeiten, Schleifen, Polieren, Oxidation usw. Diese Prozesse sollen die Präzision und Oberflächenqualität von reaktionsgesintertem Siliziumkarbid verbessern. Unter diesen ist der Schleif- und Polierprozess eine gängige Bearbeitungsmethode, die das Finish und die Ebenheit der Siliziumkarbidoberfläche verbessern kann. Durch den Oxidationsprozess kann eine Oxidschicht gebildet werden, um die Oxidationsbeständigkeit und chemische Stabilität von reaktionsgesintertem Siliziumkarbid zu verbessern.

Kurz gesagt, die Herstellung von reaktivem Sintern von Siliziumkarbid ist ein komplexer Prozess, der die Beherrschung einer Vielzahl von Technologien und Prozessen erfordert, einschließlich der Rohstoffvorbereitung, des Formprozesses, des Sinterprozesses und des Nachbehandlungsprozesses. Nur durch die umfassende Beherrschung dieser Technologien und Prozesse können hochwertige reaktionsgesinterte Siliziumkarbidmaterialien hergestellt werden, die den Anforderungen verschiedener Anwendungsbereiche gerecht werden.