Sintering reaksi
Reaksi sinteringkeramik silikon karbidaproses produksi meliputi pemadatan keramik, pemadatan bahan infiltrasi fluks sintering, persiapan produk keramik sintering reaksi, persiapan keramik kayu silikon karbida dan langkah-langkah lainnya.
Nosel silikon karbida sintering reaksi
Pertama, 80-90% bubuk keramik (terdiri dari satu atau dua bubukbubuk silikon karbidadan bubuk boron karbida), 3-15% bubuk sumber karbon (terdiri dari satu atau dua karbon hitam dan resin fenolik) dan 5-15% bahan cetakan (resin fenolik, polietilen glikol, hidroksimetil selulosa atau parafin) dicampur secara merata menggunakan ball mill untuk memperoleh campuran bubuk, kemudian disemprotkan dan digranulasi, kemudian dipres dalam cetakan hingga diperoleh keramik kompak dengan berbagai bentuk tertentu.
Kedua, 60-80% bubuk silikon, 3-10% bubuk silikon karbida, dan 37-10% bubuk boron nitrida dicampur secara merata, dan ditekan dalam cetakan untuk mendapatkan bahan infiltrasi fluks sintering yang padat.
Kompak keramik dan kompak infiltran yang disinter kemudian ditumpuk bersama, dan suhu dinaikkan menjadi 1450-1750℃ dalam tungku vakum dengan derajat vakum tidak kurang dari 5×10-1 Pa untuk sintering dan pelestarian panas selama 1-3 jam untuk mendapatkan reaksi produk keramik sinter. Residu infiltran pada permukaan keramik sinter dihilangkan dengan cara disadap untuk mendapatkan lembaran keramik yang padat, dan bentuk asli dari kompaksi tetap dipertahankan.
Akhirnya, proses sintering reaksi diadopsi, yaitu silikon cair atau paduan silikon dengan aktivitas reaksi pada suhu tinggi menyusup ke dalam blanko keramik berpori yang mengandung karbon di bawah aksi gaya kapiler, dan bereaksi dengan karbon di dalamnya untuk membentuk silikon karbida, yang mana akan mengembang volumenya, dan pori-pori yang tersisa diisi dengan unsur silikon. Blanko keramik berpori dapat berupa bahan komposit berbasis karbon murni atau silikon karbida/karbon. Yang pertama diperoleh dengan pengawetan dan pirolisis secara katalitik resin organik, pembentuk pori dan pelarut. Yang terakhir diperoleh dengan pirolisis partikel silikon karbida/bahan komposit berbasis resin untuk mendapatkan bahan komposit berbasis silikon karbida/karbon, atau dengan menggunakan α-SiC dan bubuk karbon sebagai bahan awal dan menggunakan proses pengepresan atau pencetakan injeksi untuk mendapatkan komposit. bahan.
Sintering tanpa tekanan
Proses sintering silikon karbida tanpa tekanan dapat dibagi menjadi sintering fase padat dan sintering fase cair. Dalam beberapa tahun terakhir, penelitian tentangkeramik silikon karbidadi dalam dan luar negeri terutama berfokus pada sintering fase cair. Proses persiapan keramik adalah: penggilingan bola bahan campuran–>granulasi semprot–>pengepresan kering–>pemadatan badan hijau–>sintering vakum.
Produk silikon karbida sinter tanpa tekanan
Tambahkan 96-99 bagian bubuk ultrahalus silikon karbida (50-500nm), 1-2 bagian bubuk ultrahalus boron karbida (50-500nm), 0,2-1 bagian nano-titanium borida (30-80nm), 10-20 bagian resin fenolik yang larut dalam air, dan 0,1-0,5 bagian dispersan efisiensi tinggi ke ball mill untuk ball penggilingan dan pencampuran selama 24 jam, dan masukkan bubur yang sudah dicampur ke dalam tong pencampur untuk diaduk selama 2 jam untuk menghilangkan gelembung di dalam bubur.
Campuran di atas disemprotkan ke menara granulasi, dan bubuk granulasi dengan morfologi partikel yang baik, fluiditas yang baik, rentang distribusi partikel yang sempit dan kelembaban sedang diperoleh dengan mengontrol tekanan semprotan, suhu saluran masuk udara, suhu saluran keluar udara dan ukuran partikel lembaran semprotan. Konversi frekuensi sentrifugal 26-32, suhu masuk udara 250-280℃, suhu keluar udara 100-120℃, dan tekanan masuk bubur 40-60.
Serbuk granulasi di atas ditempatkan dalam cetakan semen karbida untuk ditekan untuk mendapatkan badan berwarna hijau. Metode pengepresannya adalah tekanan dua arah, dan tonase tekanan alat mesin adalah 150-200 ton.
Badan hijau yang telah dipres dimasukkan ke dalam oven pengering untuk dikeringkan dan diawetkan sehingga diperoleh badan hijau dengan kekuatan badan hijau yang baik.
Badan hijau yang diawetkan di atas ditempatkan di awadah grafitdan disusun rapat dan rapi, kemudian wadah grafit dengan badan hijau ditempatkan dalam tungku sintering vakum suhu tinggi untuk pembakaran. Suhu pembakaran 2200-2250℃, dan waktu isolasi 1-2 jam. Akhirnya, keramik silikon karbida sinter tanpa tekanan berkinerja tinggi diperoleh.
Sintering fase padat
Proses sintering silikon karbida tanpa tekanan dapat dibagi menjadi sintering fase padat dan sintering fase cair. Sintering fase cair memerlukan penambahan aditif sintering, seperti aditif biner dan terner Y2O3, untuk membuat SiC dan material kompositnya menghasilkan sintering fase cair dan mencapai pemadatan pada suhu yang lebih rendah. Metode pembuatan keramik silikon karbida sinter fase padat meliputi pencampuran bahan baku, granulasi semprot, pencetakan, dan sintering vakum. Proses produksi spesifiknya adalah sebagai berikut:
70-90% silikon karbida submikron α (200-500nm), 0,1-5% boron karbida, 4-20% resin, dan 5-20% pengikat organik ditempatkan dalam mixer dan ditambahkan dengan air murni untuk membasahi percampuran. Setelah 6-48 jam, bubur campuran dilewatkan melalui saringan 60-120 mesh;
Bubur yang diayak disemprotkan melalui menara granulasi semprot. Suhu masuk menara granulasi semprot adalah 180-260℃, dan suhu keluar 60-120℃; kerapatan curah bahan butiran adalah 0,85-0,92g/cm3, fluiditas 8-11s/30g; bahan butiran diayak melalui saringan 60-120 mesh untuk digunakan nanti;
Pilih cetakan sesuai dengan bentuk produk yang diinginkan, masukkan bahan butiran ke dalam rongga cetakan, dan lakukan pencetakan kompresi suhu ruangan pada tekanan 50-200MPa untuk mendapatkan bodi hijau; atau tempatkan badan hijau setelah cetakan kompresi ke dalam alat pengepres isostatik, lakukan pengepresan isostatik pada tekanan 200-300MPa, dan dapatkan badan hijau setelah pengepresan sekunder;
Masukkan badan hijau yang telah disiapkan pada langkah-langkah di atas ke dalam tungku sintering vakum untuk sintering, dan yang memenuhi syarat adalah keramik antipeluru silikon karbida yang sudah jadi; pada proses sintering di atas, tungku sintering dievakuasi terlebih dahulu, dan ketika derajat vakum mencapai 3-5×10-2 Setelah Pa, gas inert dialirkan ke dalam tungku sintering hingga tekanan normal dan kemudian dipanaskan. Hubungan antara suhu dan waktu pemanasan adalah: suhu ruangan hingga 800℃, 5-8 jam, pelestarian panas selama 0,5-1 jam, dari 800℃ hingga 2000-2300℃, 6-9 jam, pelestarian panas selama 1 hingga 2 jam, lalu didinginkan dengan tungku dan diturunkan hingga suhu kamar.
Struktur mikro dan batas butir silikon karbida disinter pada tekanan normal
Singkatnya, keramik yang diproduksi melalui proses sintering pengepresan panas memiliki kinerja yang lebih baik, namun biaya produksinya juga meningkat pesat; keramik yang dibuat dengan sintering tanpa tekanan memiliki kebutuhan bahan baku yang lebih tinggi, suhu sintering yang tinggi, perubahan ukuran produk yang besar, proses yang rumit, dan kinerja yang rendah; produk keramik yang dihasilkan melalui proses sintering reaksi memiliki kepadatan yang tinggi, kinerja anti balistik yang baik, dan biaya persiapan yang relatif rendah. Berbagai proses preparasi sintering keramik silikon karbida memiliki kelebihan dan kekurangan masing-masing, dan skenario penerapannya juga akan berbeda. Merupakan kebijakan terbaik untuk memilih metode persiapan yang tepat sesuai dengan produk dan menemukan keseimbangan antara biaya rendah dan kinerja tinggi.
Waktu posting: 29 Okt-2024