Reaksjonssintring
Reaksjonen sintringsilisiumkarbid keramikkProduksjonsprosessen inkluderer keramisk komprimering, komprimering av sintringsfluks infiltrasjonsmiddel, reaksjonssintring av keramiske produkter, silisiumkarbid trekeramiske forberedelser og andre trinn.
Reaksjonssintrende silisiumkarbiddyse
Først, 80-90% av keramisk pulver (sammensatt av ett eller to pulver avsilisiumkarbidpulverog borkarbidpulver), 3-15 % karbonkildepulver (sammensatt av en eller to av carbon black og fenolharpiks) og 5-15 % støpemiddel (fenolharpiks, polyetylenglykol, hydroksymetylcellulose eller parafin) blandes jevnt bruke en kulemølle for å oppnå et blandet pulver, som spraytørkes og granuleres, og deretter presses i en form for å oppnå en keramikk kompakt med ulike spesifikke former.
For det andre blandes 60-80% silisiumpulver, 3-10% silisiumkarbidpulver og 37-10% bornitridpulver jevnt og presses i en form for å oppnå en sintringsflussinfiltrasjonsmiddelkompakt.
Den keramiske kompakten og den sintrede infiltrasjonspressen stables deretter sammen, og temperaturen heves til 1450-1750 ℃ i en vakuumovn med en vakuumgrad på ikke mindre enn 5×10-1 Pa for sintring og varmekonservering i 1-3 timer for å oppnå et reaksjonssintret keramisk produkt. Infiltrasjonsresten på overflaten av den sintrede keramikken fjernes ved å banke for å oppnå en tett keramikkplate, og den opprinnelige formen til kompakten opprettholdes.
Til slutt blir reaksjonssintringsprosessen tatt i bruk, det vil si at flytende silisium eller silisiumlegering med reaksjonsaktivitet ved høy temperatur infiltrerer inn i det porøse keramiske emnet som inneholder karbon under påvirkning av kapillærkraft, og reagerer med karbonet deri for å danne silisiumkarbid, som vil utvide seg i volum, og de resterende porene fylles med elementært silisium. Det porøse keramiske emnet kan være rent karbon eller silisiumkarbid/karbonbasert komposittmateriale. Førstnevnte oppnås ved katalytisk herding og pyrolyse av en organisk harpiks, en poredannen og et løsemiddel. Sistnevnte oppnås ved å pyrolysere silisiumkarbidpartikler/harpiksbaserte komposittmaterialer for å oppnå silisiumkarbid/karbonbaserte komposittmaterialer, eller ved å bruke α-SiC og karbonpulver som utgangsmaterialer og bruke en presse- eller sprøytestøpeprosess for å oppnå kompositten materiale.
Trykkløs sintring
Den trykkløse sintringsprosessen av silisiumkarbid kan deles inn i fastfasesintring og flytendefasesintring. De siste årene har forskningen påsilisiumkarbid keramikki inn- og utland har hovedsakelig fokusert på væskefase sintring. Den keramiske klargjøringsprosessen er: kulefresing av blandet materiale–>spraygranulering–>tørrpressing–>størkning av grønn kropp–>vakuumsintring.
Trykkløse sintrede silisiumkarbidprodukter
Tilsett 96-99 deler ultrafint silisiumkarbidpulver (50-500nm), 1-2 deler ultrafint borkarbidpulver (50-500nm), 0,2-1 deler nano-titanborid (30-80nm), 10-20 deler vannløselig fenolharpiks og 0,1-0,5 deler høyeffektiv dispergeringsmiddel til kulemøllen for kulemaling og blanding i 24 timer, og legg den blandede slurryen i et blandetønne for omrøring i 2 timer for å fjerne bobler i slurryen.
Ovennevnte blanding sprøytes inn i granuleringstårnet, og granuleringspulveret med god partikkelmorfologi, god fluiditet, smalt partikkelfordelingsområde og moderat fuktighet oppnås ved å kontrollere spraytrykket, luftinnløpstemperaturen, luftutløpstemperaturen og sprayplatens partikkelstørrelse. Sentrifugalfrekvenskonverteringen er 26-32, luftinntakstemperaturen er 250-280 ℃, luftutløpstemperaturen er 100-120 ℃, og slurryinnløpstrykket er 40-60.
Granuleringspulveret ovenfor plasseres i en sementert karbidform for pressing for å oppnå en grønn kropp. Pressemetoden er toveis trykk, og maskinverktøyets trykktonnasje er 150-200 tonn.
Den pressede grønnkroppen plasseres i en tørkeovn for tørking og herding for å oppnå en grønnkropp med god grønnkroppsstyrke.
Den ovennevnte herdede grønne kroppen plasseres i engrafittdigelog ordnet tett og pent, og deretter plasseres grafittdigelen med den grønne kroppen i en høytemperaturvakuumsintringsovn for brenning. Brenntemperaturen er 2200-2250 ℃, og isolasjonstiden er 1-2 timer. Til slutt oppnås trykkløs sintret silisiumkarbidkeramikk med høy ytelse.
Fastfase sintring
Den trykkløse sintringsprosessen av silisiumkarbid kan deles inn i fastfasesintring og flytendefasesintring. Væskefasesintring krever tilsetning av sintringsadditiver, som Y2O3 binære og ternære tilsetningsstoffer, for å få SiC og dets komposittmaterialer til å presentere væskefasesintring og oppnå fortetting ved lavere temperatur. Fremstillingsmetoden for fastfase sintret silisiumkarbidkeramikk inkluderer blanding av råmaterialer, spraygranulering, støping og vakuumsintring. Den spesifikke produksjonsprosessen er som følger:
70-90 % av submikron α-silisiumkarbid (200-500 nm), 0,1-5 % borkarbid, 4-20 % harpiks og 5-20 % organisk bindemiddel plasseres i en mikser og tilsettes rent vann for vått blanding. Etter 6-48 timer føres den blandede slurryen gjennom en 60-120 mesh sikt;
Den siktede slurryen spraygranuleres gjennom et spraygranuleringstårn. Innløpstemperaturen til spraygranuleringstårnet er 180-260 ℃, og utløpstemperaturen er 60-120 ℃; bulkdensiteten til det granulerte materialet er 0,85-0,92g/cm3, fluiditeten er 8-11s/30g; det granulerte materialet siktes gjennom en 60-120 mesh sikt for senere bruk;
Velg en form i henhold til ønsket produktform, legg det granulerte materialet inn i formhulen, og utfør romtemperatur kompresjonsstøping ved et trykk på 50-200MPa for å oppnå en grønn kropp; eller plasser den grønne kroppen etter kompresjonsstøping i en isostatisk presseanordning, utfør isostatisk pressing ved et trykk på 200-300 MPa, og oppnå en grønn kropp etter sekundær pressing;
Sett den grønne kroppen forberedt i trinnene ovenfor inn i en vakuumsintringsovn for sintring, og den kvalifiserte er den ferdige silisiumkarbid skuddsikre keramikken; i sintringsprosessen ovenfor, evakuer først sintringsovnen, og når vakuumgraden når 3-5×10-2 Etter Pa, føres den inerte gassen inn i sintringsovnen til normalt trykk og varmes deretter opp. Forholdet mellom oppvarmingstemperatur og tid er: romtemperatur til 800 ℃, 5-8 timer, varmekonservering i 0,5-1 time, fra 800 ℃ til 2000-2300 ℃, 6-9 timer, varmekonservering i 1 til 2 timer, og deretter avkjølt med ovnen og senket til romtemperatur.
Mikrostruktur og korngrense av silisiumkarbid sintret ved normalt trykk
Kort sagt, keramikk produsert ved varmpressende sintringsprosess har bedre ytelse, men produksjonskostnadene økes også kraftig; keramikk fremstilt ved trykkløs sintring har høyere råmaterialekrav, høy sintringstemperatur, store produktstørrelsesendringer, kompleks prosess og lav ytelse; Keramiske produkter produsert ved reaksjonssintringsprosess har høy tetthet, god anti-ballistisk ytelse og relativt lave forberedelseskostnader. Ulike sintringsfremstillingsprosesser av silisiumkarbidkeramikk har sine egne fordeler og ulemper, og bruksscenarioene vil også være forskjellige. Det er den beste politikken å velge riktig tilberedningsmetode i henhold til produktet og finne en balanse mellom lav kostnad og høy ytelse.
Innleggstid: 29. oktober 2024