Sinterización de reacción
A reacción de sinterizacióncerámica de carburo de silicioproceso de produción inclúe compactación de cerámica, compactación de axente de infiltración de fluxo de sinterización, preparación de produtos cerámicos de sinterización de reacción, preparación de cerámica de madeira de carburo de silicio e outros pasos.
Boquilla de reacción de sinterización de carburo de silicio
En primeiro lugar, 80-90% de po cerámico (composto por un ou dous po depolvo de carburo de silicioe po de carburo de boro), mestúranse uniformemente entre un 3 e un 15 % de po fonte de carbono (composto por un ou dous de negro de carbón e resina fenólica) e un 5-15 % de axente de moldeo (resina fenólica, polietilenglicol, hidroximetilcelulosa ou parafina). utilizando un molino de bolas para obter un po mixto, que se seca por pulverización e se granula, e despois se prensa nun molde para obter un compacto cerámico con varias formas específicas.
En segundo lugar, o 60-80% de silicio en po, o 3-10% de carburo de silicio e o 37-10% de nitruro de boro mestúranse uniformemente e se presionan nun molde para obter un axente de infiltración de fluxo de sinterización compacto.
O compacto de cerámica e o compacto infiltrante sinterizado apílanse xuntos e a temperatura elévase a 1450-1750 ℃ nun forno de baleiro cun grao de baleiro non inferior a 5 × 10-1 Pa para a sinterización e a conservación da calor durante 1-3. horas para obter un produto cerámico sinterizado de reacción. O residuo infiltrante na superficie da cerámica sinterizada elimínase tocando para obter unha folla de cerámica densa e mantense a forma orixinal do compacto.
Finalmente, adóptase o proceso de sinterización de reacción, é dicir, o silicio líquido ou a aliaxe de silicio con actividade de reacción a alta temperatura infiltrase no branco cerámico poroso que contén carbono baixo a acción da forza capilar, e reacciona co carbono nel formando carburo de silicio, que expandirase en volume e os poros restantes están cheos de silicio elemental. O branco cerámico poroso pode ser de carbono puro ou de carburo de silicio/material composto a base de carbono. O primeiro obtense curando e pirolizando catalíticamente unha resina orgánica, un formador de poros e un disolvente. Este último obtense mediante pirolisis de partículas de carburo de silicio/materiales compostos a base de resina para obter materiais compostos de carburo de silicio/carbono, ou utilizando α-SiC e po de carbono como materiais de partida e utilizando un proceso de prensado ou de moldeo por inxección para obter o composto. material.
Sinterización sen presión
O proceso de sinterización sen presión do carburo de silicio pódese dividir en sinterización en fase sólida e sinterización en fase líquida. Nos últimos anos, a investigación sobrecerámicas de carburo de siliciono país e no estranxeiro centrouse principalmente na sinterización en fase líquida. O proceso de preparación de cerámica é: molienda de bolas de material mixto–>granulación por pulverización–>prensado en seco–>solidificación de corpo verde–>sinterización ao baleiro.
Produtos de carburo de silicio sinterizado sen presión
Engade 96-99 partes de po ultrafino de carburo de silicio (50-500nm), 1-2 partes de po ultrafino de carburo de boro (50-500nm), 0,2-1 partes de boruro de nanotitanio (30-80nm), 10-20 partes de resina fenólica soluble en auga e 0,1-0,5 partes de dispersante de alta eficiencia para o molino de bolas para moer a bolas e mesturar durante 24 horas, e coloque a mestura mesturada nun barril de mestura para axitar durante 2 horas para eliminar as burbullas da suspensión.
A mestura anterior pulverízase na torre de granulación e o po de granulación con boa morfoloxía de partículas, boa fluidez, rango de distribución de partículas estreito e humidade moderada obtense controlando a presión de pulverización, a temperatura de entrada de aire, a temperatura de saída do aire e o tamaño das partículas da folla de pulverización. A conversión de frecuencia centrífuga é de 26-32, a temperatura de entrada de aire é de 250-280 ℃, a temperatura de saída do aire é de 100-120 ℃ e a presión de entrada do purín é de 40-60.
O po de granulación anterior colócase nun molde de carburo cementado para prensar para obter un corpo verde. O método de prensado é a presión bidireccional e a tonelaxe de presión da máquina ferramenta é de 150-200 toneladas.
O corpo verde prensado colócase nun forno de secado para secar e curar para obter un corpo verde cunha boa forza de corpo verde.
O corpo verde curado anterior colócase nuncrisol de grafitoe dispostas de preto e ordenadamente, e despois colócase o crisol de grafito co corpo verde nun forno de sinterización ao baleiro a alta temperatura para a cocción. A temperatura de cocción é de 2200-2250 ℃ e o tempo de illamento é de 1-2 horas. Finalmente, obtéñense cerámicas de carburo de silicio sinterizado sen presión de alto rendemento.
Sinterización en fase sólida
O proceso de sinterización sen presión do carburo de silicio pódese dividir en sinterización en fase sólida e sinterización en fase líquida. A sinterización en fase líquida require a adición de aditivos de sinterización, como os aditivos binarios e ternarios Y2O3, para que o SiC e os seus materiais compostos presenten sinterización en fase líquida e logren a densificación a menor temperatura. O método de preparación das cerámicas de carburo de silicio sinterizado en fase sólida inclúe a mestura de materias primas, a granulación por pulverización, o moldeado e a sinterización ao baleiro. O proceso de produción específico é o seguinte:
O 70-90% do carburo de silicio α submicrónico (200-500nm), o 0,1-5% de carburo de boro, o 4-20% de resina e o 5-20% de aglutinante orgánico colócanse nun mesturador e engádense con auga pura para mollar. mesturando. Despois de 6-48 horas, a mestura mesturada pásase por unha peneira de malla 60-120;
O purín peneirado é granulado por pulverización a través dunha torre de granulación por pulverización. A temperatura de entrada da torre de granulación de pulverización é de 180-260 ℃ e a temperatura de saída é de 60-120 ℃; a densidade aparente do material granulado é de 0,85-0,92 g/cm3, a fluidez é de 8-11 s/30 g; o material granulado é peneirado a través dunha peneira de malla 60-120 para o seu posterior uso;
Seleccione un molde segundo a forma do produto desexado, cargue o material granulado na cavidade do molde e realice o moldeado por compresión a temperatura ambiente a unha presión de 50-200 MPa para obter un corpo verde; ou coloque o corpo verde despois do moldeado por compresión nun dispositivo de prensado isostático, realice o prensado isostático a unha presión de 200-300 MPa e obteña un corpo verde despois do prensado secundario;
Coloque o corpo verde preparado nos pasos anteriores nun forno de sinterización ao baleiro para a sinterización, e o cualificado é a cerámica antibalas de carburo de silicio acabada; no proceso de sinterización anterior, primeiro evacuar o forno de sinterización e, cando o grao de baleiro alcanza 3-5×10-2 Despois de Pa, o gas inerte pásase ao forno de sinterización a presión normal e despois quéntase. A relación entre a temperatura de quecemento e o tempo é: temperatura ambiente ata 800 ℃, 5-8 horas, conservación da calor durante 0,5-1 hora, de 800 ℃ a 2000-2300 ℃, 6-9 horas, conservación da calor durante 1 a 2 horas, e despois arrefriouse co forno e baixou a temperatura ambiente.
Microestrutura e límite de grano de carburo de silicio sinterizado a presión normal
En resumo, as cerámicas fabricadas polo proceso de sinterización por prensado en quente teñen un mellor rendemento, pero o custo de produción tamén aumenta moito; as cerámicas preparadas mediante sinterización sen presión teñen maiores requisitos de materia prima, alta temperatura de sinterización, grandes cambios de tamaño do produto, proceso complexo e baixo rendemento; Os produtos cerámicos producidos polo proceso de sinterización por reacción teñen unha alta densidade, un bo rendemento antibalístico e un custo de preparación relativamente baixo. Varios procesos de preparación de sinterización de cerámicas de carburo de silicio teñen as súas propias vantaxes e desvantaxes, e os escenarios de aplicación tamén serán diferentes. É a mellor política escoller o método de preparación axeitado segundo o produto e atopar un equilibrio entre o baixo custo e o alto rendemento.
Hora de publicación: 29-Oct-2024