Reakcijsko sinteriranje
Reakcija sinteriranjasilicij karbid keramikaproizvodni proces uključuje zbijanje keramike, zbijanje sredstva za infiltraciju fluksa za sinteriranje, pripremu keramičkih proizvoda reakcijskim sinteriranjem, pripremu drvene keramike od silicij karbida i druge korake.
Mlaznica od silicij karbida za reakcijsko sinteriranje
Prvo, 80-90% keramičkog praha (sastavljenog od jednog ili dva prahaprah silicijevog karbidai bor karbid u prahu), 3-15% praha izvora ugljika (sastavljenog od jedne ili dvije čađe i fenolne smole) i 5-15% sredstva za kalupljenje (fenolna smola, polietilen glikol, hidroksimetil celuloza ili parafin) ravnomjerno se miješaju korištenjem kugličnog mlina za dobivanje miješanog praha, koji se suši raspršivanjem i granulira, a zatim preša u kalupu da se dobije keramički kompakt s različitim specifičnim oblicima.
Drugo, 60-80% praha silicija, 3-10% praha silicij-karbida i 37-10% praha bor nitrida ravnomjerno se pomiješa i preša u kalup da se dobije kompaktno sredstvo za infiltraciju fluksa za sinteriranje.
Keramički kompakt i sinterirani infiltrant se zatim slože zajedno, a temperatura se podigne na 1450-1750 ℃ u vakuumskoj peći sa stupnjem vakuuma ne manjim od 5×10-1 Pa za sinteriranje i očuvanje topline 1-3 sati kako bi se dobio reakcijski sinterirani keramički proizvod. Ostaci infiltranta na površini sinterirane keramike uklanjaju se lupanjem kako bi se dobila gusta keramička ploča, a izvorni oblik kompakta se održava.
Konačno, usvojen je reakcijski proces sinteriranja, to jest, tekući silicij ili legura silicija s reakcijskom aktivnošću na visokoj temperaturi infiltrira se u poroznu keramičku ploču koja sadrži ugljik pod djelovanjem kapilarne sile i reagira s ugljikom u njemu da bi formirao silicijev karbid, koji će se povećati u volumenu, a preostale pore su ispunjene elementarnim silicijem. Porozni keramički uložak može biti čisti ugljik ili kompozitni materijal na bazi silicijevog karbida/ugljika. Prvi se dobiva katalitičkim stvrdnjavanjem i pirolizom organske smole, formirača pora i otapala. Potonji se dobiva pirolizom čestica silicij-karbida/kompozitnih materijala na bazi smole da bi se dobili kompozitni materijali na bazi silicij-karbida/ugljika, ili upotrebom α-SiC i ugljičnog praha kao početnih materijala i korištenjem procesa prešanja ili injekcijskog prešanja za dobivanje kompozita materijal.
Sinteriranje bez pritiska
Proces sinteriranja silicijevog karbida bez tlaka može se podijeliti na sinteriranje u čvrstoj fazi i sinteriranje u tekućoj fazi. Posljednjih godina istraživanja nasilicij karbid keramikau zemlji i inozemstvu uglavnom se fokusirao na sinteriranje u tekućoj fazi. Proces pripreme keramike je: kuglično mljevenje miješanog materijala–>granulacija raspršivanjem–>suho prešanje–>stvrdnjavanje sirovog tijela–>vakuumsko sinteriranje.
Proizvodi od silicij karbida sinterirani bez pritiska
Dodajte 96-99 dijelova ultrafinog praha silicij karbida (50-500 nm), 1-2 dijela ultrafinog praha bor karbida (50-500 nm), 0,2-1 dijela nano-titan borida (30-80 nm), 10-20 dijelova fenolne smole topljive u vodi i 0,1-0,5 dijelova visokoučinkovitog disperzanta u kuglični mlin za kuglično mljevenje i miješanje 24 sata, i stavite izmiješanu suspenziju u bačvu za miješanje na 2 sata da se uklone mjehurići u kaši .
Gornja smjesa se raspršuje u toranj za granulaciju, a prašak za granulaciju s dobrom morfologijom čestica, dobrom fluidnošću, uskim rasponom raspodjele čestica i umjerenom vlagom dobiva se kontrolom tlaka raspršivanja, ulazne temperature zraka, izlazne temperature zraka i veličine čestica lista za prskanje. Centrifugalna pretvorba frekvencije je 26-32, ulazna temperatura zraka je 250-280 ℃, izlazna temperatura zraka je 100-120 ℃, a ulazni tlak gnojnice je 40-60.
Gornji granulirani prah stavlja se u kalup od cementnog karbida za prešanje kako bi se dobilo zeleno tijelo. Metoda prešanja je dvosmjerni pritisak, a tonaža tlaka alatnog stroja je 150-200 tona.
Prešano zeleno tijelo se stavlja u pećnicu za sušenje i stvrdnjavanje kako bi se dobilo zeleno tijelo dobre čvrstoće zelenog tijela.
Gore osušeno zeleno tijelo stavlja se u agrafitni lončići složeni usko i uredno, a zatim se grafitni lončić sa zelenim tijelom stavlja u visokotemperaturnu vakuumsku peć za sinteriranje na pečenje. Temperatura pečenja je 2200-2250 ℃, a vrijeme izolacije je 1-2 sata. Konačno, dobiva se bezpritisna sinterirana keramika od silicij karbida visokih performansi.
Sinteriranje u čvrstoj fazi
Proces sinteriranja silicijevog karbida bez tlaka može se podijeliti na sinteriranje u čvrstoj fazi i sinteriranje u tekućoj fazi. Sinteriranje u tekućoj fazi zahtijeva dodavanje aditiva za sinteriranje, kao što su binarni i ternarni aditivi Y2O3, kako bi SiC i njegovi kompozitni materijali predstavili sinteriranje u tekućoj fazi i postigli zgušnjavanje na nižoj temperaturi. Metoda pripreme čvrste faze sinterirane silicij karbidne keramike uključuje miješanje sirovina, granulaciju raspršivanjem, oblikovanje i vakuumsko sinteriranje. Specifični proces proizvodnje je sljedeći:
70-90% submikronskog α silicijevog karbida (200-500nm), 0,1-5% bor karbida, 4-20% smole i 5-20% organskog veziva stavlja se u miješalicu i dodaje čista voda za mokro miješanje. Nakon 6-48 sati, izmiješana suspenzija se propusti kroz sito veličine otvora 60-120;
Prosijana suspenzija se granulira raspršivanjem kroz toranj za granulaciju raspršivanjem. Ulazna temperatura kule za granulaciju spreja je 180-260 ℃, a izlazna temperatura je 60-120 ℃; nasipna gustoća granuliranog materijala je 0,85-0,92g/cm3, fluidnost je 8-11s/30g; granulirani materijal se prosijava kroz sito od 60-120 otvora za kasniju upotrebu;
Odaberite kalup prema željenom obliku proizvoda, stavite granulirani materijal u šupljinu kalupa i izvedite kompresijsko kalupljenje na sobnoj temperaturi pri tlaku od 50-200 MPa kako bi se dobilo zeleno tijelo; ili staviti sirovo tijelo nakon kompresijskog kalupljenja u uređaj za izostatičko prešanje, izvesti izostatičko prešanje pri tlaku od 200-300 MPa i dobiti sirovo tijelo nakon sekundarnog prešanja;
Stavite zeleno tijelo pripremljeno u gornjim koracima u vakuumsku peć za sinteriranje radi sinteriranja, a kvalificirano tijelo je gotova neprobojna keramika od silicijevog karbida; u gore navedenom procesu sinteriranja, prvo se isprazni peć za sinteriranje, a kada stupanj vakuuma dosegne 3-5×10-2 Nakon Pa, inertni plin se propušta u peć za sinteriranje do normalnog tlaka i zatim se zagrijava. Odnos između temperature zagrijavanja i vremena je: sobna temperatura do 800 ℃, 5-8 sati, očuvanje topline 0,5-1 sat, od 800 ℃ do 2000-2300 ℃, 6-9 sati, očuvanje topline 1 do 2 sata, a zatim se ohladi s peći i spusti na sobnu temperaturu.
Mikrostruktura i granica zrna silicijevog karbida sinteriranog pri normalnom tlaku
Ukratko, keramika proizvedena postupkom sinteriranja vrućim prešanjem ima bolju izvedbu, ali je i trošak proizvodnje također znatno povećan; keramika pripremljena sinteriranjem bez pritiska ima veće zahtjeve za sirovinama, visoku temperaturu sinteriranja, velike promjene veličine proizvoda, složen proces i nisku učinkovitost; keramički proizvodi proizvedeni postupkom reakcijskog sinteriranja imaju visoku gustoću, dobru antibalističku izvedbu i relativno niske troškove pripreme. Različiti postupci pripreme sinteriranja silicij-karbid keramike imaju svoje prednosti i nedostatke, a scenariji primjene također će biti različiti. Najbolja je politika odabrati pravu metodu pripreme u skladu s proizvodom i pronaći ravnotežu između niske cijene i visoke učinkovitosti.
Vrijeme objave: 29. listopada 2024