Reaktsioonipaagutamine ja rõhuvaba paagutamine ränikarbiidist keraamika valmistamise protsess

Reaktsioonipaagutamine

Reaktsioon paagutamineränikarbiidi keraamikatootmisprotsess hõlmab keraamilist tihendamist, paagutava räbusti infiltratsiooniaine tihendamist, reaktsioonipaagutamist keraamiliste toodete valmistamist, ränikarbiidi puitkeraamika ettevalmistamist ja muid etappe.

Reaktsioonipaagutav ränikarbiidi otsik

Esiteks, 80–90% keraamilist pulbrit (koosneb ühest või kahest pulbristränikarbiidi pulberja boorkarbiidi pulber), 3-15% süsinikuallika pulbrit (koosneb ühest või kahest tahmast ja fenoolvaigust) ja 5-15% vormimisainet (fenoolvaik, polüetüleenglükool, hüdroksümetüültselluloos või parafiin) segatakse ühtlaseks. kuulveski abil saadakse segatud pulber, mis pihustuskuivatatakse ja granuleeritakse ning seejärel pressitakse vormis, et saada keraamiline tihend erinevate konkreetsed kujundid.
Teiseks segatakse 60-80% ränipulbrit, 3-10% ränikarbiidi pulbrit ja 37-10% boornitriidi pulbrit ühtlaseks ja pressitakse vormis, et saada paagutava räbusti infiltratsioonivahend.
Seejärel virnastatakse keraamiline kompakt ja paagutatud infiltrantkompakt kokku ning temperatuur tõstetakse 1450-1750 ℃-ni vaakumahjus, mille vaakumaste on vähemalt 5 × 10-1 Pa paagutamiseks ja kuumuse säilitamiseks 1-3 tundi, et saada reaktsiooniga paagutatud keraamikatoode. Paagutatud keraamika pinnal olevad infiltratsioonijäägid eemaldatakse koputades, et saada tihe keraamiline leht ja kompaktse esialgne kuju säilib.
Lõpuks võetakse kasutusele reaktsioonipaagutamisprotsess, st vedel räni või ränisulam, millel on kõrgel temperatuuril reaktsioon, imbub kapillaarjõu toimel süsinikku sisaldavasse poorsesse keraamilisse toorikusse ja reageerib selles oleva süsinikuga, moodustades ränikarbiidi, mis mahult laieneb ja ülejäänud poorid täidetakse elementaarse räniga. Poorne keraamiline toorik võib olla puhas süsinik või ränikarbiidi/süsiniku baasil komposiitmaterjal. Esimene saadakse orgaanilise vaigu, pooride moodustaja ja lahusti katalüütilise kõvendamise ja pürolüüsi teel. Viimane saadakse ränikarbiidi osakeste/vaigupõhiste komposiitmaterjalide pürolüüsimisel ränikarbiidi/süsinikupõhiste komposiitmaterjalide saamiseks või α-SiC ja süsinikupulbri kasutamisel lähteainetena ning pressimise või survevalu protsessi abil komposiidi saamiseks. materjalist.

Survevaba paagutamine

Ränikarbiidi rõhuvaba paagutamise protsessi saab jagada tahkefaasiliseks ja vedelfaasiliseks paagutamiseks. Viimastel aastatel on tehtud uuringuidränikarbiidist keraamikakodu- ja välismaal on keskendunud peamiselt vedelfaasilisele paagutamisele. Keraamika valmistamise protsess on: segamaterjalist kuuljahvatamine->pihustusgranuleerimine->kuivpressimine->rohelise keha tahkumine->vaakumpaagutamine.

Surveta paagutatud ränikarbiidist tooted

Lisage 96–99 osa ränikarbiidi ülipeent pulbrit (50–500 nm), 1–2 osa boorkarbiidi ülipeent pulbrit (50–500 nm), 0,2–1 osa nanotitaanboriidi (30–80 nm), 10–20 osa vees lahustuvat fenoolvaiku ja 0,1–0,5 osa suure tõhususega dispergeerivat ainet kuulveski kuuljahvatamiseks ja segamiseks 24 tundi ning segatud suspensioon asetage segamistünni 2 tunniks segamiseks, et eemaldada mullid.
Ülaltoodud segu pihustatakse granuleerimistorni ja hea osakeste morfoloogia, hea voolavusega, kitsa osakeste jaotusvahemikuga ja mõõduka niiskusega granuleerimispulber saadakse pihustusrõhu, õhu sisselasketemperatuuri, õhu väljalasketemperatuuri ja pihustuslehe osakeste suuruse reguleerimisega. Tsentrifugaalsageduse muundamine on 26-32, õhu sisselasketemperatuur on 250-280 ℃, õhu väljalasketemperatuur on 100-120 ℃ ja läga sisselaskerõhk on 40-60.
Ülaltoodud granuleerimispulber asetatakse tsementeeritud karbiidvormi pressimiseks, et saada roheline keha. Pressimismeetod on kahesuunaline rõhk ja tööpinkide surve tonnaaž on 150-200 tonni.
Pressitud haljaskeha asetatakse kuivatusahju kuivatamiseks ja kõvendamiseks, et saada hea rohelise keha tugevusega haljaskeha.
Ülaltoodud kõvastunud roheline keha asetatakse agrafiidist tiigelja asetatakse tihedalt ja korralikult ning seejärel asetatakse rohelise korpusega grafiittiigel põletamiseks kõrge temperatuuriga vaakumpaagutusahju. Põletustemperatuur on 2200-2250 ℃ ja isolatsiooniaeg 1-2 tundi. Lõpuks saadakse suure jõudlusega survevaba paagutatud ränikarbiidi keraamika.

Tahkefaasiline paagutamine

Ränikarbiidi rõhuvaba paagutamise protsessi saab jagada tahkefaasiliseks ja vedelfaasiliseks paagutamiseks. Vedelfaasiline paagutamine nõuab paagutavate lisandite, näiteks Y2O3 kahe- ja kolmekomponentsete lisandite lisamist, et ränikarbiidil ja selle komposiitmaterjalidel toimuks vedelfaasiline paagutamine ja tihendamine madalamal temperatuuril. Tahkefaasilise paagutatud ränikarbiidkeraamika valmistamismeetod hõlmab toorainete segamist, pihustusgranuleerimist, vormimist ja vaakumpaagutamist. Konkreetne tootmisprotsess on järgmine:
70-90% submikronist α ränikarbiidi (200-500nm), 0,1-5% boorkarbiidi, 4-20% vaiku ja 5-20% orgaanilist sideainet pannakse segistisse ja lisatakse puhas vesi. segamine. 6-48 tunni pärast lastakse segatud suspensioon läbi 60-120 sõela;
Sõelutud suspensioon pihustusgranuleeritakse läbi pihustusgranuleerimistorni. Pihustusgranuleerimistorni sisselasketemperatuur on 180-260 ℃ ja väljalasketemperatuur on 60-120 ℃; granuleeritud materjali puistetihedus on 0,85-0,92g/cm3, voolavus 8-11s/30g; granuleeritud materjal sõelutakse läbi 60-120 silma suuruse sõela hilisemaks kasutamiseks;
Valige soovitud tootekuju järgi vorm, laadige granuleeritud materjal vormiõõnde ja tehke toatemperatuuril survevalu 50-200 MPa, et saada roheline keha; või asetage haljaskeha pärast survevormimist isostaatilise pressimisseadmesse, teostage isostaatpressimist rõhul 200-300 MPa ja saage haljaskeha pärast teisest pressimist;
Pange ülaltoodud etappides valmistatud roheline keha paagutamiseks vaakumpaagutusahju ja kvalifitseeritud on valmis ränikarbiidist kuulikindel keraamika; ülaltoodud paagutamisprotsessis tühjendage esmalt paagutamisahi ja kui vaakumi aste jõuab 3-5 × 10-2 pärast Pa, juhitakse inertgaas paagutamisahju normaalrõhuni ja seejärel kuumutatakse. Kuumutustemperatuuri ja aja suhe on: toatemperatuur kuni 800 ℃, 5-8 tundi, soojuse säilitamine 0,5-1 tund, 800 ℃ kuni 2000-2300 ℃, 6-9 tundi, soojussäilitamine 1 kuni 2 tundi, ja seejärel jahutati ahjuga ja alandasid toatemperatuurile.

Normaalrõhul paagutatud ränikarbiidi mikrostruktuur ja terade piir

Lühidalt öeldes on kuumpressimise paagutamisprotsessis valmistatud keraamika jõudlus parem, kuid tootmiskulud on samuti oluliselt suurenenud; survevaba paagutamise teel valmistatud keraamikal on kõrgemad toorainenõuded, kõrge paagutamistemperatuur, suured toote suuruse muutused, keeruline protsess ja madal jõudlus; Reaktsioonipaagutamisprotsessis toodetud keraamikatoodetel on kõrge tihedus, hea ballistiline jõudlus ja suhteliselt madalad ettevalmistuskulud. Ränikarbiidkeraamika erinevatel paagutamise ettevalmistusprotsessidel on oma eelised ja puudused ning ka rakenduse stsenaariumid on erinevad. Parim poliitika on valida õige valmistamisviis vastavalt tootele ning leida tasakaal madala hinna ja suure jõudluse vahel.