रिएक्शन सिंटरिंग और दबाव रहित सिंटरिंग सिलिकॉन कार्बाइड सिरेमिक तैयारी प्रक्रिया

प्रतिक्रिया सिंटरिंग

प्रतिक्रिया सिंटरिंगसिलिकॉन कार्बाइड सिरेमिकउत्पादन प्रक्रिया में सिरेमिक कॉम्पैक्टिंग, सिंटरिंग फ्लक्स घुसपैठ एजेंट कॉम्पैक्टिंग, रिएक्शन सिंटरिंग सिरेमिक उत्पाद की तैयारी, सिलिकॉन कार्बाइड लकड़ी सिरेमिक तैयारी और अन्य चरण शामिल हैं।

रिएक्शन सिंटरिंग सिलिकॉन कार्बाइड नोजल

सबसे पहले, 80-90% सिरेमिक पाउडर (एक या दो पाउडर से बना)।सिलिकॉन कार्बाइड पाउडरऔर बोरॉन कार्बाइड पाउडर), 3-15% कार्बन स्रोत पाउडर (कार्बन ब्लैक और फेनोलिक राल के एक या दो से बना) और 5-15% मोल्डिंग एजेंट (फेनोलिक राल, पॉलीथीन ग्लाइकॉल, हाइड्रॉक्सीमिथाइल सेलूलोज़ या पैराफिन) समान रूप से मिश्रित होते हैं एक मिश्रित पाउडर प्राप्त करने के लिए बॉल मिल का उपयोग करना, जिसे स्प्रे से सुखाया जाता है और दानेदार बनाया जाता है, और फिर विभिन्न विशिष्ट आकृतियों के साथ एक सिरेमिक कॉम्पैक्ट प्राप्त करने के लिए एक सांचे में दबाया जाता है।
दूसरे, 60-80% सिलिकॉन पाउडर, 3-10% सिलिकॉन कार्बाइड पाउडर और 37-10% बोरान नाइट्राइड पाउडर को समान रूप से मिलाया जाता है, और एक सिंटरिंग फ्लक्स घुसपैठ एजेंट कॉम्पैक्ट प्राप्त करने के लिए एक सांचे में दबाया जाता है।
फिर सिरेमिक कॉम्पैक्ट और सिंटरड इनफिल्ट्रेंट कॉम्पैक्ट को एक साथ ढेर कर दिया जाता है, और तापमान को वैक्यूम भट्टी में 1450-1750 ℃ ​​तक बढ़ा दिया जाता है, जिसमें सिंटरिंग और 1-3 के लिए गर्मी संरक्षण के लिए कम से कम 5×10-1 पीए की वैक्यूम डिग्री होती है। एक प्रतिक्रियाशील सिरेमिक उत्पाद प्राप्त करने के लिए घंटे। घनी सिरेमिक शीट प्राप्त करने के लिए सिंटर किए गए सिरेमिक की सतह पर घुसपैठ के अवशेषों को टैप करके हटा दिया जाता है, और कॉम्पैक्ट का मूल आकार बनाए रखा जाता है।
अंत में, प्रतिक्रिया सिंटरिंग प्रक्रिया को अपनाया जाता है, यानी, उच्च तापमान पर प्रतिक्रिया गतिविधि के साथ तरल सिलिकॉन या सिलिकॉन मिश्र धातु केशिका बल की कार्रवाई के तहत कार्बन युक्त छिद्रपूर्ण सिरेमिक रिक्त में घुसपैठ करता है, और सिलिकॉन कार्बाइड बनाने के लिए उसमें कार्बन के साथ प्रतिक्रिया करता है, जो मात्रा में विस्तार होगा, और शेष छिद्र मौलिक सिलिकॉन से भर जाएंगे। झरझरा सिरेमिक ब्लैंक शुद्ध कार्बन या सिलिकॉन कार्बाइड/कार्बन-आधारित मिश्रित सामग्री हो सकता है। पूर्व को एक कार्बनिक राल, एक छिद्र पूर्व और एक विलायक को उत्प्रेरक रूप से ठीक करने और पाइरोलाइजिंग द्वारा प्राप्त किया जाता है। उत्तरार्द्ध को सिलिकॉन कार्बाइड/कार्बन-आधारित मिश्रित सामग्री प्राप्त करने के लिए सिलिकॉन कार्बाइड कणों/राल-आधारित मिश्रित सामग्रियों को पाइरोलाइजिंग द्वारा प्राप्त किया जाता है, या प्रारंभिक सामग्री के रूप में α-SiC और कार्बन पाउडर का उपयोग करके और समग्र प्राप्त करने के लिए एक दबाव या इंजेक्शन मोल्डिंग प्रक्रिया का उपयोग करके प्राप्त किया जाता है। सामग्री।

दबाव रहित सिंटरिंग

सिलिकॉन कार्बाइड की दबाव रहित सिंटरिंग प्रक्रिया को ठोस-चरण सिंटरिंग और तरल-चरण सिंटरिंग में विभाजित किया जा सकता है। हाल के वर्षों में, अनुसंधान परसिलिकॉन कार्बाइड सिरेमिकदेश और विदेश में मुख्य रूप से तरल-चरण सिंटरिंग पर ध्यान केंद्रित किया गया है। सिरेमिक तैयार करने की प्रक्रिया है: मिश्रित सामग्री बॉल मिलिंग -> स्प्रे ग्रेनुलेशन -> ड्राई प्रेसिंग -> ग्रीन बॉडी सॉलिडिफिकेशन -> वैक्यूम सिंटरिंग।

दबाव रहित सिंटरयुक्त सिलिकॉन कार्बाइड उत्पाद

96-99 भाग सिलिकॉन कार्बाइड अल्ट्राफाइन पाउडर (50-500एनएम), 1-2 भाग बोरॉन कार्बाइड अल्ट्राफाइन पाउडर (50-500एनएम), 0.2-1 भाग नैनो-टाइटेनियम बोराइड (30-80एनएम), 10-20 भाग मिलाएं। पानी में घुलनशील फेनोलिक राल, और उच्च दक्षता वाले फैलाव के 0.1-0.5 भाग बॉल मिलिंग के लिए बॉल मिल और 24 घंटे के लिए मिश्रण, और घोल में बुलबुले हटाने के लिए मिश्रित घोल को 2 घंटे तक हिलाने के लिए मिक्सिंग बैरल में डालें।
उपरोक्त मिश्रण को दानेदार बनाने वाले टॉवर में छिड़का जाता है, और स्प्रे दबाव, वायु प्रवेश तापमान, वायु आउटलेट तापमान और स्प्रे शीट कण आकार को नियंत्रित करके अच्छे कण आकारिकी, अच्छी तरलता, संकीर्ण कण वितरण सीमा और मध्यम नमी के साथ दानेदार पाउडर प्राप्त किया जाता है। केन्द्रापसारक आवृत्ति रूपांतरण 26-32 है, वायु प्रवेश तापमान 250-280 ℃ है, वायु आउटलेट तापमान 100-120 ℃ है, और घोल इनलेट दबाव 40-60 है।
उपरोक्त दानेदार पाउडर को हरे रंग की बॉडी प्राप्त करने के लिए दबाने के लिए सीमेंटेड कार्बाइड मोल्ड में रखा जाता है। दबाने की विधि द्विदिश दबाव है, और मशीन उपकरण दबाव टन भार 150-200 टन है।
हरे शरीर की अच्छी ताकत के साथ हरा शरीर प्राप्त करने के लिए दबाए गए हरे शरीर को सूखने और ठीक करने के लिए सुखाने वाले ओवन में रखा जाता है।
उपरोक्त उपचारित हरे शरीर को एक में रखा गया हैग्रेफाइट क्रूसिबलऔर बारीकी से और साफ-सुथरे तरीके से व्यवस्थित किया जाता है, और फिर हरे शरीर के साथ ग्रेफाइट क्रूसिबल को फायरिंग के लिए उच्च तापमान वाले वैक्यूम सिंटरिंग भट्टी में रखा जाता है। फायरिंग तापमान 2200-2250℃ है, और इन्सुलेशन समय 1-2 घंटे है। अंत में, उच्च प्रदर्शन वाले दबाव रहित सिंटर्ड सिलिकॉन कार्बाइड सिरेमिक प्राप्त होते हैं।

ठोस-चरण सिंटरिंग

सिलिकॉन कार्बाइड की दबाव रहित सिंटरिंग प्रक्रिया को ठोस-चरण सिंटरिंग और तरल-चरण सिंटरिंग में विभाजित किया जा सकता है। तरल-चरण सिंटरिंग के लिए Y2O3 बाइनरी और टर्नरी एडिटिव्स जैसे सिंटरिंग एडिटिव्स को जोड़ने की आवश्यकता होती है, ताकि SiC और इसकी मिश्रित सामग्री तरल-चरण सिंटरिंग प्रस्तुत कर सके और कम तापमान पर घनत्व प्राप्त कर सके। सॉलिड-फेज सिन्जेड सिलिकॉन कार्बाइड सिरेमिक की तैयारी विधि में कच्चे माल का मिश्रण, स्प्रे ग्रेनुलेशन, मोल्डिंग और वैक्यूम सिंटरिंग शामिल है। विशिष्ट उत्पादन प्रक्रिया इस प्रकार है:
70-90% सबमाइक्रोन α सिलिकॉन कार्बाइड (200-500 एनएम), 0.1-5% बोरान कार्बाइड, 4-20% राल, और 5-20% कार्बनिक बाइंडर को एक मिक्सर में रखा जाता है और गीले के लिए शुद्ध पानी के साथ मिलाया जाता है। मिश्रण. 6-48 घंटों के बाद, मिश्रित घोल को 60-120 जाली वाली छलनी से गुजारा जाता है;
छने हुए घोल को एक स्प्रे ग्रैनुलेशन टॉवर के माध्यम से स्प्रे दानेदार बनाया जाता है। स्प्रे ग्रैनुलेशन टॉवर का इनलेट तापमान 180-260℃ है, और आउटलेट तापमान 60-120℃ है; दानेदार सामग्री का थोक घनत्व 0.85-0.92g/cm3 है, तरलता 8-11s/30g है; बाद में उपयोग के लिए दानेदार सामग्री को 60-120 जाली वाली छलनी से छान लिया जाता है;
वांछित उत्पाद आकार के अनुसार एक साँचे का चयन करें, दानेदार सामग्री को साँचे की गुहा में लोड करें, और एक हरा शरीर प्राप्त करने के लिए 50-200MPa के दबाव पर कमरे के तापमान पर संपीड़न मोल्डिंग करें; या कंप्रेशन मोल्डिंग के बाद ग्रीन बॉडी को एक आइसोस्टैटिक प्रेसिंग डिवाइस में रखें, 200-300MPa के दबाव पर आइसोस्टैटिक प्रेसिंग करें, और सेकेंडरी प्रेसिंग के बाद ग्रीन बॉडी प्राप्त करें;
उपरोक्त चरणों में तैयार ग्रीन बॉडी को सिंटरिंग के लिए वैक्यूम सिंटरिंग फर्नेस में रखें, और योग्य एक तैयार सिलिकॉन कार्बाइड बुलेटप्रूफ सिरेमिक है; उपरोक्त सिंटरिंग प्रक्रिया में, पहले सिंटरिंग भट्टी को खाली करें, और जब वैक्यूम डिग्री 3-5×10-2 Pa के बाद पहुंच जाए, तो अक्रिय गैस को सिंटरिंग भट्टी में सामान्य दबाव में प्रवाहित किया जाता है और फिर गर्म किया जाता है। हीटिंग तापमान और समय के बीच संबंध है: कमरे का तापमान 800 ℃ तक, 5-8 घंटे, 0.5-1 घंटे तक गर्मी संरक्षण, 800 ℃ से 2000-2300 ℃ तक, 6-9 घंटे, 1 से 2 घंटे तक गर्मी संरक्षण, और फिर भट्ठी से ठंडा करके कमरे के तापमान पर लाया गया।

सिलिकॉन कार्बाइड की सूक्ष्म संरचना और अनाज सीमा को सामान्य दबाव में सिंटर किया गया

संक्षेप में, हॉट प्रेसिंग सिंटरिंग प्रक्रिया द्वारा निर्मित सिरेमिक का प्रदर्शन बेहतर होता है, लेकिन उत्पादन लागत भी काफी बढ़ जाती है; दबाव रहित सिंटरिंग द्वारा तैयार किए गए सिरेमिक में कच्चे माल की अधिक आवश्यकताएं, उच्च सिंटरिंग तापमान, बड़े उत्पाद आकार में परिवर्तन, जटिल प्रक्रिया और कम प्रदर्शन होता है; रिएक्शन सिंटरिंग प्रक्रिया द्वारा उत्पादित सिरेमिक उत्पादों में उच्च घनत्व, अच्छा एंटी-बैलिस्टिक प्रदर्शन और अपेक्षाकृत कम तैयारी लागत होती है। सिलिकॉन कार्बाइड सिरेमिक की विभिन्न सिंटरिंग तैयारी प्रक्रियाओं के अपने फायदे और नुकसान हैं, और अनुप्रयोग परिदृश्य भी अलग होंगे। उत्पाद के अनुसार सही तैयारी विधि चुनना और कम लागत और उच्च प्रदर्शन के बीच संतुलन बनाना सबसे अच्छी नीति है।