Διαδικασία πυροσυσσωμάτωσης με αντίδραση και πυροσυσσωμάτωσης χωρίς πίεση κεραμικού καρβιδίου του πυριτίου

Πυροσυσσωμάτωση αντίδρασης

Η αντίδραση πυροσυσσωμάτωσηκεραμικό καρβίδιο του πυριτίουΗ διαδικασία παραγωγής περιλαμβάνει συμπύκνωση κεραμικού, συμπύκνωση παράγοντα διήθησης ροής πυροσυσσωμάτωσης, προετοιμασία κεραμικού προϊόντος πυροσυσσωμάτωσης αντίδρασης, παρασκευή κεραμικού ξύλου καρβιδίου του πυριτίου και άλλα στάδια.

Ακροφύσιο καρβιδίου πυριτίου πυροσυσσωμάτωσης αντίδρασης

Πρώτον, το 80-90% της κεραμικής σκόνης (που αποτελείται από μία ή δύο σκόνες απόσκόνη καρβιδίου του πυριτίουκαι σκόνη καρβιδίου βορίου), 3-15% σκόνης πηγής άνθρακα (αποτελούμενη από μία ή δύο αιθάλη και φαινολική ρητίνη) και 5-15% παράγοντα χύτευσης (φαινολική ρητίνη, πολυαιθυλενογλυκόλη, υδροξυμεθυλοκυτταρίνη ή παραφίνη) αναμειγνύονται ομοιόμορφα χρησιμοποιώντας έναν μύλο με σφαιρίδια για να λάβετε μια μικτή σκόνη, η οποία ξηραίνεται με ψεκασμό και κοκκοποιείται και στη συνέχεια πιέζεται σε καλούπι για να αποκτήστε ένα κεραμικό συμπαγές με διάφορα συγκεκριμένα σχήματα.
Δεύτερον, 60-80% σκόνη πυριτίου, 3-10% σκόνη καρβιδίου του πυριτίου και 37-10% σκόνη νιτριδίου του βορίου αναμιγνύονται ομοιόμορφα και συμπιέζονται σε ένα καλούπι για να ληφθεί ένας συμπαγής παράγοντας διήθησης ροής πυροσυσσωμάτωσης.
Το κεραμικό συμπαγές και το συμπαγές συμπαγές υλικό διήθησης στοιβάζονται στη συνέχεια μαζί και η θερμοκρασία αυξάνεται στους 1450-1750℃ σε κλίβανο κενού με βαθμό κενού τουλάχιστον 5×10-1 Pa για πυροσυσσωμάτωση και διατήρηση θερμότητας για 1-3 ώρες για να ληφθεί ένα πυροσυσσωματωμένο κεραμικό προϊόν αντίδρασης. Το υπόλειμμα διείσδυσης στην επιφάνεια του πυροσυσσωματωμένου κεραμικού αφαιρείται με χτύπημα για να ληφθεί ένα πυκνό κεραμικό φύλλο και διατηρείται το αρχικό σχήμα του συμπαγούς.
Τέλος, υιοθετείται η διαδικασία πυροσυσσωμάτωσης της αντίδρασης, δηλαδή, υγρό πυρίτιο ή κράμα πυριτίου με δραστικότητα αντίδρασης σε υψηλή θερμοκρασία διεισδύει στο πορώδες κεραμικό τεμάχιο που περιέχει άνθρακα υπό τη δράση τριχοειδούς δύναμης και αντιδρά με τον άνθρακα σε αυτό για να σχηματίσει καρβίδιο του πυριτίου, το οποίο θα επεκταθεί σε όγκο και οι υπόλοιποι πόροι γεμίζουν με στοιχειακό πυρίτιο. Το πορώδες κεραμικό ακατέργαστο υλικό μπορεί να είναι καθαρός άνθρακας ή καρβίδιο του πυριτίου/σύνθετο υλικό με βάση τον άνθρακα. Το πρώτο λαμβάνεται με καταλυτική σκλήρυνση και πυρόλυση μιας οργανικής ρητίνης, ενός σχηματιστή πόρων και ενός διαλύτη. Το τελευταίο λαμβάνεται με πυρόλυση σωματιδίων καρβιδίου του πυριτίου/σύνθετων υλικών με βάση τη ρητίνη για να ληφθούν καρβίδιο του πυριτίου/σύνθετα υλικά με βάση άνθρακα ή χρησιμοποιώντας α-SiC και σκόνη άνθρακα ως πρώτες ύλες και χρησιμοποιώντας μια διαδικασία χύτευσης με πίεση ή έγχυση για τη λήψη του σύνθετου υλικού υλικό.

Συσσωμάτωση χωρίς πίεση

Η διαδικασία πυροσυσσωμάτωσης χωρίς πίεση του καρβιδίου του πυριτίου μπορεί να χωριστεί σε πυροσυσσωμάτωση στερεής φάσης και πυροσυσσωμάτωση υγρής φάσης. Τα τελευταία χρόνια, η έρευνα γιακεραμικά καρβιδίου του πυριτίουστο εσωτερικό και στο εξωτερικό έχει επικεντρωθεί κυρίως στην πυροσυσσωμάτωση υγρής φάσης. Η διαδικασία προετοιμασίας του κεραμικού είναι: άλεση με σφαίρες ανάμεικτου υλικού–>κοκκοποίηση με ψεκασμό–>ξηρή πίεση–> στερεοποίηση πράσινου σώματος–> πυροσυσσωμάτωση υπό κενό.

Προϊόντα πυροσυσσωματωμένου καρβιδίου του πυριτίου χωρίς πίεση

Προσθέστε 96-99 μέρη εξαιρετικά λεπτής σκόνης καρβιδίου του πυριτίου (50-500 nm), 1-2 μέρη εξαιρετικά λεπτής σκόνης καρβιδίου του βορίου (50-500 nm), 0,2-1 μέρη βοριδίου νανο-τιτανίου (30-80 nm), 10-20 μέρη υδατοδιαλυτής φαινολικής ρητίνης και 0,1-0,5 μέρη υψηλής απόδοσης διασποράς στον μύλο με σφαιρίδια για άλεση και ανάμειξη για 24 ώρες και βάλτε τον αναμεμειγμένο πολτό σε ένα βαρέλι ανάμειξης για ανάδευση για 2 ώρες για να αφαιρεθούν οι φυσαλίδες στον πολτό.
Το παραπάνω μίγμα ψεκάζεται στον πύργο κοκκοποίησης και η σκόνη κοκκοποίησης με καλή μορφολογία σωματιδίων, καλή ρευστότητα, στενό εύρος κατανομής σωματιδίων και μέτρια υγρασία λαμβάνεται ελέγχοντας την πίεση ψεκασμού, τη θερμοκρασία εισόδου αέρα, τη θερμοκρασία εξόδου αέρα και το μέγεθος σωματιδίων του φύλλου ψεκασμού. Η φυγόκεντρη μετατροπή συχνότητας είναι 26-32, η θερμοκρασία εισόδου αέρα είναι 250-280℃, η θερμοκρασία εξόδου αέρα είναι 100-120℃ και η πίεση εισόδου πολτού είναι 40-60.
Η παραπάνω σκόνη κοκκοποίησης τοποθετείται σε καλούπι καρβιδίου με τσιμέντο για συμπίεση ώστε να ληφθεί ένα πράσινο σώμα. Η μέθοδος συμπίεσης είναι αμφίδρομη πίεση και η χωρητικότητα πίεσης εργαλειομηχανών είναι 150-200 τόνοι.
Το συμπιεσμένο πράσινο σώμα τοποθετείται σε φούρνο ξήρανσης για στέγνωμα και σκλήρυνση για να αποκτήσει ένα πράσινο σώμα με καλή αντοχή στο πράσινο σώμα.
Το παραπάνω σκληρυμένο πράσινο σώμα τοποθετείται σε αχωνευτήριο γραφίτηκαι τακτοποιημένα στενά και τακτοποιημένα, και στη συνέχεια το χωνευτήριο γραφίτη με το πράσινο σώμα τοποθετείται σε έναν κλίβανο πυροσυσσωμάτωσης κενού υψηλής θερμοκρασίας για ψήσιμο. Η θερμοκρασία όπτησης είναι 2200-2250℃ και ο χρόνος μόνωσης είναι 1-2 ώρες. Τέλος, λαμβάνονται υψηλής απόδοσης πυροσυσσωματωμένα κεραμικά καρβιδίου του πυριτίου χωρίς πίεση.

Πυροσυσσωμάτωση στερεάς φάσης

Η διαδικασία πυροσυσσωμάτωσης χωρίς πίεση του καρβιδίου του πυριτίου μπορεί να χωριστεί σε πυροσυσσωμάτωση στερεής φάσης και πυροσυσσωμάτωση υγρής φάσης. Η πυροσυσσωμάτωση υγρής φάσης απαιτεί την προσθήκη προσθέτων πυροσυσσωμάτωσης, όπως τα δυαδικά και τριμερή πρόσθετα Y2O3, για να κάνει το SiC και τα σύνθετα υλικά του να παρουσιάσουν πυροσυσσωμάτωση υγρής φάσης και να επιτύχουν συμπύκνωση σε χαμηλότερη θερμοκρασία. Η μέθοδος παρασκευής πυροσυσσωματωμένων κεραμικών καρβιδίου του πυριτίου σε στερεά φάση περιλαμβάνει ανάμειξη πρώτων υλών, κοκκοποίηση ψεκασμού, χύτευση και πυροσυσσωμάτωση υπό κενό. Η συγκεκριμένη διαδικασία παραγωγής έχει ως εξής:
Το 70-90% του υπομικρού α καρβιδίου του πυριτίου (200-500 nm), 0,1-5% του καρβιδίου του βορίου, 4-20% της ρητίνης και 5-20% του οργανικού συνδετικού τοποθετούνται σε ένα μίξερ και προστίθενται με καθαρό νερό για υγρό μίξη. Μετά από 6-48 ώρες, ο αναμεμειγμένος πολτός διέρχεται από κόσκινο 60-120 mesh.
Ο κοσκινισμένος πολτός κοκκοποιείται με ψεκασμό μέσω ενός πύργου κοκκοποίησης ψεκασμού. Η θερμοκρασία εισόδου του πύργου κοκκοποίησης ψεκασμού είναι 180-260℃ και η θερμοκρασία εξόδου είναι 60-120℃. η χύδην πυκνότητα του κοκκοποιημένου υλικού είναι 0,85-0,92 g/cm3, η ρευστότητα είναι 8-11s/30g. Το κοκκοποιημένο υλικό κοσκινίζεται μέσω κόσκινου 60-120 mesh για μελλοντική χρήση.
Επιλέξτε ένα καλούπι σύμφωνα με το επιθυμητό σχήμα προϊόντος, τοποθετήστε το κοκκοποιημένο υλικό στην κοιλότητα του καλουπιού και εκτελέστε χύτευση συμπίεσης σε θερμοκρασία δωματίου σε πίεση 50-200 MPa για να αποκτήσετε ένα πράσινο σώμα. ή τοποθετήστε το πράσινο σώμα μετά τη χύτευση με συμπίεση σε μια συσκευή ισοστατικής συμπίεσης, εκτελέστε ισοστατική πίεση σε πίεση 200-300 MPa και αποκτήστε πράσινο σώμα μετά από δευτερεύουσα πίεση.
Τοποθετήστε το πράσινο σώμα που προετοιμάστηκε στα παραπάνω βήματα σε έναν κλίβανο πυροσυσσωμάτωσης κενού για πυροσυσσωμάτωση και το κατάλληλο είναι το έτοιμο αλεξίσφαιρο κεραμικό καρβίδιο του πυριτίου. στην παραπάνω διαδικασία πυροσυσσωμάτωσης, εκκενώστε πρώτα τον κλίβανο πυροσυσσωμάτωσης και όταν ο βαθμός κενού φτάσει στο 3-5×10-2 μετά το Pa, το αδρανές αέριο διοχετεύεται στον κλίβανο πυροσυσσωμάτωσης σε κανονική πίεση και στη συνέχεια θερμαίνεται. Η σχέση μεταξύ θερμοκρασίας θέρμανσης και χρόνου είναι: θερμοκρασία δωματίου έως 800℃, 5-8 ώρες, διατήρηση θερμότητας για 0,5-1 ώρα, από 800℃ έως 2000-2300℃, 6-9 ώρες, διατήρηση θερμότητας για 1 έως 2 ώρες, και μετά ψύχθηκε με τον κλίβανο και έπεσε σε θερμοκρασία δωματίου.

Μικροδομή και όριο κόκκων καρβιδίου του πυριτίου συντηγμένο σε κανονική πίεση

Εν ολίγοις, τα κεραμικά που κατασκευάζονται με διαδικασία πυροσυσσωμάτωσης εν θερμώ συμπίεσης έχουν καλύτερη απόδοση, αλλά το κόστος παραγωγής είναι επίσης πολύ αυξημένο. Τα κεραμικά που παρασκευάζονται με πυροσυσσωμάτωση χωρίς πίεση έχουν υψηλότερες απαιτήσεις σε πρώτες ύλες, υψηλή θερμοκρασία πυροσυσσωμάτωσης, μεγάλες αλλαγές μεγέθους προϊόντος, περίπλοκη διαδικασία και χαμηλή απόδοση. Τα κεραμικά προϊόντα που παράγονται με τη διαδικασία πυροσυσσωμάτωσης αντίδρασης έχουν υψηλή πυκνότητα, καλή αντιβαλλιστική απόδοση και σχετικά χαμηλό κόστος προετοιμασίας. Διάφορες διαδικασίες παρασκευής πυροσυσσωμάτωσης κεραμικών καρβιδίου του πυριτίου έχουν τα δικά τους πλεονεκτήματα και μειονεκτήματα και τα σενάρια εφαρμογής θα είναι επίσης διαφορετικά. Είναι η καλύτερη πολιτική να επιλέξετε τη σωστή μέθοδο προετοιμασίας σύμφωνα με το προϊόν και να βρείτε μια ισορροπία μεταξύ χαμηλού κόστους και υψηλής απόδοσης.