Ռեակցիոն սինթրինգ և առանց ճնշման սինթրինգ սիլիցիումի կարբիդի կերամիկական պատրաստման գործընթաց

Ռեակցիա սինթրինգ

Ռեակցիայի սինթինգսիլիցիումի կարբիդ կերամիկաԱրտադրական գործընթացը ներառում է կերամիկական խտացում, սինտրինգային հոսքի ներթափանցող նյութի խտացում, ռեակցիայի սինթրման կերամիկական արտադրանքի պատրաստում, սիլիցիումի կարբիդի փայտի կերամիկական պատրաստում և այլ քայլեր:

Սիլիցիումի կարբիդի ռեակցիոն սինտրինգի վարդակ

Նախ՝ կերամիկական փոշու 80-90%-ը (կազմված է մեկ կամ երկու փոշուցսիլիցիումի կարբիդի փոշիև բորի կարբիդի փոշի), ածխածնի աղբյուրի փոշու 3-15% (կազմված է մեկ կամ երկու ածխածնի և ֆենոլային խեժից) և 5-15% ձուլման նյութ (ֆենոլային խեժ, պոլիէթիլեն գլիկոլ, հիդրօքսիմեթիլ ցելյուլոզ կամ պարաֆին) հավասարապես խառնվում են։ օգտագործելով գնդիկավոր աղաց՝ խառը փոշի ստանալու համար, որը չորացնում են ցողացիրով և հատիկավորվում, այնուհետև սեղմում կաղապարի մեջ՝ ձեռք բերել կերամիկական կոմպակտ տարբեր հատուկ ձևերով:
Երկրորդ, 60-80% սիլիցիումի փոշի, 3-10% սիլիցիումի կարբիդի փոշի և 37-10% բորի նիտրիդի փոշին հավասարապես խառնվում են և սեղմվում կաղապարի մեջ, որպեսզի ստացվի սինթետիկ հոսքի ներթափանցող նյութի կոմպակտ:
Կերամիկական կոմպակտը և սինթրած ինֆիլտրանտի կոմպակտն այնուհետև հավաքվում են միասին, և ջերմաստիճանը բարձրացվում է մինչև 1450-1750℃ վակուումային վառարանում, որի վակուումային աստիճանը ոչ պակաս, քան 5×10-1 Պա, սինթրման և ջերմության պահպանման համար 1-3: ժամեր՝ ռեակցիոն սինթրած կերամիկական արտադրանք ստանալու համար: Պղտորված կերամիկայի մակերեսի վրա ներթափանցող մնացորդը հեռացվում է թակելով՝ խիտ կերամիկական թիթեղ ստանալու համար, և կոմպակտի սկզբնական ձևը պահպանվում է:
Ի վերջո, ընդունվում է ռեակցիայի սինթերման գործընթացը, այսինքն՝ հեղուկ սիլիցիումը կամ սիլիցիումի համաձուլվածքը բարձր ջերմաստիճանում ռեակցիոն ակտիվությամբ ներթափանցում է ածխածին պարունակող ծակոտկեն կերամիկական բլանկի մեջ մազանոթային ուժի ազդեցության տակ և փոխազդում է այնտեղ գտնվող ածխածնի հետ՝ առաջացնելով սիլիցիումի կարբիդ։ ծավալով կընդլայնվի, իսկ մնացած ծակոտիները լցված են տարերային սիլիցիումով: Ծակոտկեն կերամիկական բլանկը կարող է լինել մաքուր ածխածին կամ սիլիցիումի կարբիդ/ածխածնի վրա հիմնված կոմպոզիտային նյութ: Առաջինը ստացվում է օրգանական խեժի, ծակոտկեն ձևավորող նյութի և լուծիչի կատալիզիկորեն ամրացման և պիրոլիզի միջոցով: Վերջինս ստացվում է սիլիցիումի կարբիդի մասնիկների/խեժի վրա հիմնված կոմպոզիտային նյութերի պիրոլիզմամբ՝ սիլիցիումի կարբիդի/ածխածնի վրա հիմնված կոմպոզիտային նյութեր ստանալու համար, կամ օգտագործելով α-SiC և ածխածնի փոշի՝ որպես սկզբնական նյութեր և օգտագործելով սեղմման կամ ներարկման ձևավորման գործընթաց՝ կոմպոզիտ ստանալու համար։ նյութական.

Անճնշումային սինթրինգ

Սիլիցիումի կարբիդի առանց ճնշման սինթրման գործընթացը կարելի է բաժանել պինդ փուլային և հեղուկ ֆազային սինթրման: Վերջին տարիներին հետազոտությունըսիլիցիումի կարբիդ կերամիկատանը և արտերկրում հիմնականում կենտրոնացել է հեղուկ ֆազային սինթրինգի վրա: Կերամիկական պատրաստման գործընթացն է՝ խառը նյութի գնդիկավոր ֆրեզում–>ցողացիրային հատիկավորում–>չոր սեղմում–>կանաչ մարմնի ամրացում–>վակուումային սինթրում։

Սիլիցիումի կարբիդից առանց ճնշման սինտրացված արտադրանք

Ավելացնել 96-99 մաս սիլիցիումի կարբիդի ուլտրաֆին փոշի (50-500 նմ), 1-2 մաս բորի կարբիդի ուլտրաֆին փոշի (50-500 նմ), 0,2-1 մաս նանո-տիտան բորիդի (30-80 նմ), 10-20 մաս ջրում լուծվող ֆենոլային խեժից և 0,1-0,5 մաս բարձր արդյունավետությամբ ցրում է գնդիկավոր ջրաղացին` գնդիկավոր ֆրեզում և 24 ժամ խառնելու համար, և խառնած լուծույթը դրվում է խառնիչ տակառի մեջ` 2 ժամ խառնելու համար, որպեսզի փուչիկները հեռացվեն լուծույթի մեջ:
Վերոնշյալ խառնուրդը ցողվում է հատիկավոր աշտարակի մեջ, և լավ մասնիկների մորֆոլոգիայով, լավ հեղուկությամբ, մասնիկների բաշխման նեղ միջակայքով և չափավոր խոնավությամբ հատիկավոր փոշին ստացվում է՝ վերահսկելով լակի ճնշումը, օդի մուտքի ջերմաստիճանը, օդի ելքի ջերմաստիճանը և լակի թերթիկի մասնիկների չափը: Կենտրոնախույս հաճախականության փոխակերպումը 26-32 է, օդի մուտքի ջերմաստիճանը՝ 250-280℃, օդի ելքի ջերմաստիճանը՝ 100-120℃, իսկ ցեխի մուտքի ճնշումը՝ 40-60:
Վերոնշյալ հատիկավոր փոշին տեղադրվում է ցեմենտացված կարբիդի կաղապարի մեջ՝ սեղմելու համար՝ կանաչ մարմին ստանալու համար: Մամլման եղանակը երկկողմանի ճնշումն է, իսկ հաստոցների ճնշման տոննաժը 150-200 տոննա է։
Սեղմված կանաչ մարմինը տեղադրվում է չորացման ջեռոցում չորացման և ամրացման համար, որպեսզի ստացվի կանաչ մարմին լավ կանաչ մարմնի ամրությամբ:
Վերոնշյալ բուժված կանաչ մարմինը տեղադրված է ագրաֆիտի կարասև դասավորվել սերտորեն և կոկիկ, և այնուհետև կանաչ մարմինով գրաֆիտային կարասը տեղադրվում է բարձր ջերմաստիճանի վակուումային սինթրման վառարանում՝ կրակելու համար: Կրակման ջերմաստիճանը 2200-2250℃ է, իսկ մեկուսացման ժամանակը` 1-2 ժամ: Ի վերջո, ձեռք են բերվում բարձր արդյունավետություն առանց ճնշման սինտրացված սիլիցիումի կարբիդային կերամիկա:

Պինդ փուլային սինթրինգ

Սիլիցիումի կարբիդի առանց ճնշման սինթրման գործընթացը կարելի է բաժանել պինդ փուլային և հեղուկ ֆազային սինթրման: Հեղուկ փուլային սինթրինգը պահանջում է սինթրինգային հավելումների ավելացում, ինչպիսիք են Y2O3 երկուական և եռակի հավելումները, որպեսզի SiC-ը և դրա կոմպոզիտային նյութերը ներկայացնեն հեղուկ փուլային սինթրինգ և խտացում ստանան ավելի ցածր ջերմաստիճանում: Սիլիցիումի կարբիդային կերամիկայի պինդ փուլի պատրաստման մեթոդը ներառում է հումքի խառնում, ցողացիրային հատիկավորում, կաղապարում և վակուումային սինթրում: Արտադրության հատուկ գործընթացը հետևյալն է.
70-90% ենթամիկրոն α սիլիցիումի կարբիդի 70-90%-ը (200-500 նմ), բորի կարբիդի 0,1-5%-ը, խեժի 4-20%-ը և օրգանական կապի 5-20%-ը տեղադրվում են խառնիչի մեջ և ավելացվում են մաքուր ջրով խոնավության համար։ խառնելով. 6-48 ժամ հետո խառը լուծույթն անցնում է 60-120 ցանցի մաղով;
Մաղած լուծույթը ցողում է հատիկավոր ցողացիրով հատիկավոր աշտարակի միջոցով: Սփրեյ հատիկավոր աշտարակի մուտքի ջերմաստիճանը 180-260℃ է, իսկ ելքի ջերմաստիճանը՝ 60-120℃; հատիկավոր նյութի զանգվածային խտությունը 0,85-0,92 գ/սմ3 է, հեղուկությունը՝ 8-11 վ/30գ; հատիկավոր նյութը մաղվում է 60-120 ցանցի մաղի միջով՝ հետագա օգտագործման համար.
Ընտրեք կաղապար՝ ըստ ցանկալի արտադրանքի ձևի, բեռնեք հատիկավոր նյութը կաղապարի խոռոչի մեջ և կատարեք սենյակային ջերմաստիճանի սեղմման ձևավորում 50-200 ՄՊա ճնշման տակ՝ կանաչ մարմին ստանալու համար. կամ սեղմումից հետո կանաչ մարմինը տեղադրեք իզոստատիկ մամլիչ սարքի մեջ, կատարեք իզոստատիկ սեղմում 200-300 ՄՊա ճնշման տակ և երկրորդ սեղմումից հետո ստացեք կանաչ մարմին.
Վերոնշյալ քայլերով պատրաստված կանաչ մարմինը դրեք վակուումային սինթրեման վառարանի մեջ թրծման համար, իսկ որակյալը պատրաստի սիլիցիումի կարբիդի փամփուշտ կերամիկա է. վերը նշված սինթրման գործընթացում նախ տարհանեք սինթրման վառարանը, և երբ վակուումային աստիճանը հասնում է 3-5×10-2 Pa-ից հետո, իներտ գազը տեղափոխվում է սինթրման վառարան մինչև նորմալ ճնշման, այնուհետև տաքացվում է: Ջեռուցման ջերմաստիճանի և ժամանակի հարաբերությունը հետևյալն է՝ սենյակային ջերմաստիճանը մինչև 800℃, 5-8 ժամ, ջերմության պահպանումը 0,5-1 ժամ, 800℃-ից մինչև 2000-2300℃, 6-9 ժամ, ջերմության պահպանում 1-ից 2 ժամ, այնուհետև սառչում է վառարանի հետ և իջեցնում սենյակային ջերմաստիճանի:

Սիլիցիումի կարբիդի միկրոկառուցվածքը և հատիկի սահմանը, որը սինթրեսվում է նորմալ ճնշման տակ

Մի խոսքով, տաք սեղմելով սինթրման գործընթացով արտադրված կերամիկաներն ունեն ավելի լավ կատարողականություն, բայց արտադրության արժեքը նույնպես մեծապես ավելացել է. Առանց ճնշման թրծման միջոցով պատրաստված կերամիկաներն ունեն հումքի ավելի բարձր պահանջներ, եռման բարձր ջերմաստիճան, արտադրանքի չափսերի մեծ փոփոխություններ, բարդ գործընթաց և ցածր կատարողականություն. կերամիկական արտադրանքները, որոնք արտադրվում են ռեակցիոն սինթրման գործընթացով, ունեն բարձր խտություն, լավ հակաբալիստիկ կատարողականություն և պատրաստման համեմատաբար ցածր արժեք: Սիլիցիումի կարբիդային կերամիկայի սինթրման պատրաստման տարբեր գործընթացներ ունեն իրենց առավելություններն ու թերությունները, և կիրառման սցենարները նույնպես տարբեր կլինեն: Լավագույն քաղաքականությունն է ընտրել ճիշտ պատրաստման մեթոդը ըստ արտադրանքի և գտնել հավասարակշռություն ցածր գնի և բարձր կատարողականության միջև: