रिॲक्शन सिंटरिंग आणि प्रेशरलेस सिंटरिंग सिलिकॉन कार्बाइड सिरेमिक तयार करण्याची प्रक्रिया

प्रतिक्रिया sintering

प्रतिक्रिया sinteringसिलिकॉन कार्बाइड सिरेमिकउत्पादन प्रक्रियेमध्ये सिरेमिक कॉम्पॅक्टिंग, सिंटरिंग फ्लक्स इनफिल्टरेशन एजंट कॉम्पॅक्टिंग, रिॲक्शन सिंटरिंग सिरेमिक उत्पादन तयार करणे, सिलिकॉन कार्बाइड लाकूड सिरेमिक तयारी आणि इतर चरणांचा समावेश आहे.

प्रतिक्रिया सिंटरिंग सिलिकॉन कार्बाइड नोजल

प्रथम, 80-90% सिरेमिक पावडर (एक किंवा दोन पावडर बनलेलेसिलिकॉन कार्बाइड पावडरआणि बोरॉन कार्बाइड पावडर), 3-15% कार्बन स्त्रोत पावडर (एक किंवा दोन कार्बन ब्लॅक आणि फिनोलिक राळ बनलेले) आणि 5-15% मोल्डिंग एजंट (फेनोलिक राळ, पॉलीथिलीन ग्लायकोल, हायड्रॉक्सीमिथाइल सेल्युलोज किंवा पॅराफिन) समान प्रमाणात मिसळले जातात. मिश्र पावडर मिळविण्यासाठी बॉल मिल वापरणे, जे वाळवले जाते आणि फवारणी केली जाते दाणेदार, आणि नंतर विविध विशिष्ट आकारांसह सिरॅमिक कॉम्पॅक्ट मिळविण्यासाठी साच्यात दाबले जाते.
दुसरे म्हणजे, 60-80% सिलिकॉन पावडर, 3-10% सिलिकॉन कार्बाइड पावडर आणि 37-10% बोरॉन नायट्राइड पावडर समान रीतीने मिसळले जातात आणि सिंटरिंग फ्लक्स घुसखोरी एजंट कॉम्पॅक्ट मिळविण्यासाठी साच्यात दाबले जातात.
सिरेमिक कॉम्पॅक्ट आणि सिंटर्ड घुसखोर कॉम्पॅक्ट नंतर एकत्र स्टॅक केले जातात आणि तापमान 1450-1750℃ पर्यंत व्हॅक्यूम फर्नेसमध्ये 5×10-1 Pa पेक्षा कमी नसलेल्या व्हॅक्यूम डिग्रीसह sintering आणि 1-3 साठी उष्णता संरक्षित केले जाते. एक प्रतिक्रिया sintered सिरेमिक उत्पादन प्राप्त करण्यासाठी तास. सिंटर्ड सिरेमिकच्या पृष्ठभागावरील घुसखोर अवशेष दाट सिरेमिक शीट मिळविण्यासाठी टॅप करून काढून टाकले जातात आणि कॉम्पॅक्टचा मूळ आकार राखला जातो.
शेवटी, रिॲक्शन सिंटरिंग प्रक्रियेचा अवलंब केला जातो, म्हणजे, उच्च तापमानात प्रतिक्रिया क्रियाकलाप असलेले द्रव सिलिकॉन किंवा सिलिकॉन मिश्रधातू केशिका बलाच्या क्रियेखाली कार्बन असलेल्या सच्छिद्र सिरॅमिक रिकाम्यामध्ये घुसतात आणि त्यातील कार्बनशी प्रतिक्रिया करून सिलिकॉन कार्बाइड तयार करतात, जे व्हॉल्यूममध्ये विस्तृत होईल आणि उर्वरित छिद्र मूलभूत सिलिकॉनने भरलेले आहेत. सच्छिद्र सिरेमिक रिक्त शुद्ध कार्बन किंवा सिलिकॉन कार्बाइड/कार्बन-आधारित मिश्रित सामग्री असू शकते. सेंद्रिय राळ, छिद्र पूर्व आणि सॉल्व्हेंट उत्प्रेरकपणे बरे करून आणि पायरोलायझिंग करून प्रथम प्राप्त केला जातो. नंतरचे सिलिकॉन कार्बाइड/कार्बन-आधारित संमिश्र साहित्य मिळविण्यासाठी सिलिकॉन कार्बाइड कण/राळ-आधारित संमिश्र सामग्रीचे पायरोलायझिंग करून किंवा α-SiC आणि कार्बन पावडरचा प्रारंभिक साहित्य म्हणून वापर करून आणि संमिश्र मिळविण्यासाठी दाबणे किंवा इंजेक्शन मोल्डिंग प्रक्रिया वापरून प्राप्त केले जाते. साहित्य

प्रेशरलेस सिंटरिंग

सिलिकॉन कार्बाइडची प्रेशरलेस सिंटरिंग प्रक्रिया सॉलिड-फेज सिंटरिंग आणि लिक्विड-फेज सिंटरिंगमध्ये विभागली जाऊ शकते. अलिकडच्या वर्षांत, संशोधनसिलिकॉन कार्बाइड सिरेमिकदेश-विदेशात प्रामुख्याने लिक्विड-फेज सिंटरिंगवर लक्ष केंद्रित केले आहे. सिरॅमिक तयार करण्याची प्रक्रिया आहे: मिश्रित मटेरियल बॉल मिलिंग–>स्प्रे ग्रॅन्युलेशन–>ड्राय प्रेसिंग–>ग्रीन बॉडी सॉलिडिफिकेशन–>व्हॅक्यूम सिंटरिंग.

प्रेशरलेस सिंटर्ड सिलिकॉन कार्बाइड उत्पादने

सिलिकॉन कार्बाइड अल्ट्राफाइन पावडरचे 96-99 भाग (50-500nm), बोरॉन कार्बाइड अल्ट्राफाइन पावडरचे 1-2 भाग (50-500nm), नॅनो-टायटॅनियम बोराइडचे 0.2-1 भाग (30-80nm), 10-20 भाग घाला. पाण्यात विरघळणारे फेनोलिक राळ आणि ०.१-०.५ भाग बॉल मिलिंग आणि मिक्सिंगसाठी बॉल मिलमध्ये 24 तासांसाठी उच्च-कार्यक्षमतेने विखुरलेले, आणि मळीतील बुडबुडे काढण्यासाठी मिश्रित स्लरी मिक्सिंग बॅरलमध्ये 2 तास ढवळण्यासाठी ठेवा.
वरील मिश्रण ग्रॅन्युलेशन टॉवरमध्ये फवारले जाते आणि ग्रॅन्युलेशन पावडर चांगले कण आकारविज्ञान, चांगली तरलता, अरुंद कण वितरण श्रेणी आणि मध्यम ओलावा फवारणी दाब, हवेच्या आत प्रवेशाचे तापमान, हवेच्या आउटलेटचे तापमान आणि स्प्रे शीटच्या कणांच्या आकाराचे नियंत्रण करून मिळते. केंद्रापसारक वारंवारता रूपांतरण 26-32 आहे, एअर इनलेट तापमान 250-280℃ आहे, एअर आउटलेट तापमान 100-120℃ आहे आणि स्लरी इनलेट प्रेशर 40-60 आहे.
वरील ग्रॅन्युलेशन पावडर हिरवी बॉडी मिळविण्यासाठी दाबण्यासाठी सिमेंट कार्बाइडच्या साच्यात ठेवली जाते. दाबण्याची पद्धत द्विदिशात्मक दाब आहे आणि मशीन टूल प्रेशर टनेज 150-200 टन आहे.
दाबलेले हिरवे शरीर कोरडे करण्यासाठी आणि बरे करण्यासाठी वाळवण्याच्या ओव्हनमध्ये ठेवले जाते, जेणेकरून चांगली हिरवी शरीराची ताकद मिळेल.
उपरोक्त बरा झालेला हिरवा शरीर अ मध्ये ठेवला आहेग्रेफाइट क्रूसिबलआणि बारकाईने आणि सुबकपणे व्यवस्था केली जाते, आणि नंतर ग्रीन बॉडीसह ग्रेफाइट क्रूसिबल उच्च-तापमानाच्या व्हॅक्यूम सिंटरिंग भट्टीत फायरिंगसाठी ठेवले जाते. फायरिंग तापमान 2200-2250℃ आहे, आणि इन्सुलेशन वेळ 1-2 तास आहे. शेवटी, उच्च-कार्यक्षमता प्रेशरलेस सिंटर्ड सिलिकॉन कार्बाइड सिरॅमिक्स प्राप्त केले जातात.

सॉलिड-फेज सिंटरिंग

सिलिकॉन कार्बाइडची प्रेशरलेस सिंटरिंग प्रक्रिया सॉलिड-फेज सिंटरिंग आणि लिक्विड-फेज सिंटरिंगमध्ये विभागली जाऊ शकते. लिक्विड-फेज सिंटरिंगला सिंटरिंग ॲडिटीव्ह्स, जसे की Y2O3 बायनरी आणि टर्नरी ॲडिटीव्ह जोडणे आवश्यक आहे, ज्यामुळे SiC आणि त्याच्या संमिश्र पदार्थांना द्रव-फेज सिंटरिंग सादर करणे आणि कमी तापमानात घनता प्राप्त करणे आवश्यक आहे. सॉलिड-फेज सिंटर्ड सिलिकॉन कार्बाइड सिरॅमिक्स तयार करण्याच्या पद्धतीमध्ये कच्चा माल, स्प्रे ग्रॅन्युलेशन, मोल्डिंग आणि व्हॅक्यूम सिंटरिंग यांचा समावेश होतो. विशिष्ट उत्पादन प्रक्रिया खालीलप्रमाणे आहे:
70-90% सबमायक्रॉन α सिलिकॉन कार्बाइड (200-500nm), 0.1-5% बोरॉन कार्बाइड, 4-20% राळ आणि 5-20% ऑरगॅनिक बाइंडर मिक्सरमध्ये ठेवतात आणि ओल्यांसाठी शुद्ध पाण्यामध्ये घालतात. मिक्सिंग 6-48 तासांनंतर, मिश्रित स्लरी 60-120 जाळीच्या चाळणीतून पार केली जाते;
चाळलेली स्लरी स्प्रे ग्रॅन्युलेशन टॉवरद्वारे फवारणी केली जाते. स्प्रे ग्रॅन्युलेशन टॉवरचे इनलेट तापमान 180-260 ℃ आहे, आणि आउटलेट तापमान 60-120 ℃ आहे; दाणेदार सामग्रीची मोठ्या प्रमाणात घनता 0.85-0.92g/cm3 आहे, तरलता 8-11s/30g आहे; दाणेदार सामग्री नंतर वापरण्यासाठी 60-120 जाळीच्या चाळणीतून चाळली जाते;
इच्छित उत्पादनाच्या आकारानुसार साचा निवडा, दाणेदार सामग्री साच्याच्या पोकळीमध्ये लोड करा आणि हिरवा भाग मिळविण्यासाठी खोलीचे तापमान 50-200MPa च्या दाबाने कॉम्प्रेशन मोल्डिंग करा; किंवा कॉम्प्रेशन मोल्डिंगनंतर ग्रीन बॉडी आयसोस्टॅटिक प्रेसिंग डिव्हाइसमध्ये ठेवा, 200-300MPa दाबाने आयसोस्टॅटिक प्रेसिंग करा आणि दुय्यम दाबल्यानंतर ग्रीन बॉडी मिळवा;
वरील पायऱ्यांमध्ये तयार केलेली हिरवी बॉडी सिंटरिंगसाठी व्हॅक्यूम सिंटरिंग भट्टीत ठेवा आणि योग्य सिलिकॉन कार्बाइड बुलेटप्रूफ सिरॅमिक आहे; वरील सिंटरिंग प्रक्रियेत, प्रथम सिंटरिंग भट्टी रिकामी करा, आणि जेव्हा व्हॅक्यूम डिग्री 3-5×10-2 पर्यंत पोहोचते तेव्हा Pa नंतर, अक्रिय वायू सिंटरिंग भट्टीत सामान्य दाबाने जातो आणि नंतर गरम केला जातो. गरम तापमान आणि वेळ यांच्यातील संबंध आहे: खोलीचे तापमान 800℃, 5-8 तास, 0.5-1 तास उष्णता संरक्षण, 800℃ ते 2000-2300℃ पर्यंत, 6-9 तास, 1 ते 2 तास उष्णता संरक्षण, आणि नंतर भट्टीसह थंड केले आणि खोलीच्या तपमानावर सोडले.

सिलिकॉन कार्बाइडची सूक्ष्म रचना आणि धान्य सीमा सामान्य दाबाने सिंटर केली जाते

थोडक्यात, हॉट प्रेसिंग सिंटरिंग प्रक्रियेद्वारे उत्पादित सिरॅमिक्सची कार्यक्षमता चांगली असते, परंतु उत्पादन खर्च देखील मोठ्या प्रमाणात वाढतो; प्रेशरलेस सिंटरिंगद्वारे तयार केलेल्या सिरॅमिक्समध्ये कच्च्या मालाची उच्च आवश्यकता, उच्च सिंटरिंग तापमान, मोठ्या उत्पादनाच्या आकारात बदल, जटिल प्रक्रिया आणि कमी कार्यक्षमता असते; रिॲक्शन सिंटरिंग प्रक्रियेद्वारे उत्पादित सिरॅमिक उत्पादनांमध्ये उच्च घनता, चांगली अँटी-बॅलिस्टिक कामगिरी आणि तुलनेने कमी तयारी खर्च असतो. सिलिकॉन कार्बाइड सिरॅमिक्सच्या विविध सिंटरिंग तयार करण्याच्या प्रक्रियेचे स्वतःचे फायदे आणि तोटे आहेत आणि अनुप्रयोगाची परिस्थिती देखील भिन्न असेल. उत्पादनानुसार योग्य तयारी पद्धत निवडणे आणि कमी किमतीत आणि उच्च कार्यक्षमतेमध्ये समतोल साधणे हे सर्वोत्तम धोरण आहे.