Spiekanie reakcyjne
Spiekanie reakcyjneceramika z węglika krzemuproces produkcyjny obejmuje zagęszczanie ceramiki, zagęszczanie środka infiltrującego topnik do spiekania, przygotowanie produktu ceramicznego do spiekania reakcyjnego, przygotowanie ceramiki drzewnej z węglika krzemu i inne etapy.
Dysza z węglika krzemu do spiekania reakcyjnego
Po pierwsze, 80-90% proszku ceramicznego (składającego się z jednego lub dwóch proszkówproszek węglika krzemui sproszkowany węglik boru), 3-15% proszku źródła węgla (składającego się z jednej lub dwóch części sadzy i żywicy fenolowej) i 5-15% środka formierskiego (żywica fenolowa, glikol polietylenowy, hydroksymetyloceluloza lub parafina) miesza się równomiernie za pomocą młyna kulowego otrzymuje się wymieszany proszek, który suszy się rozpyłowo i granuluje, a następnie prasuje w formie w celu uzyskania wypraski ceramicznej o różnych specyficznych kształtach.
Po drugie, 60-80% proszku krzemu, 3-10% proszku węglika krzemu i 37-10% proszku azotku boru miesza się równomiernie i prasuje w formie w celu uzyskania wypraski środka infiltrującego topnik do spiekania.
Następnie wypraskę ceramiczną i spiekaną wypraskę infiltracyjną układa się razem, a temperaturę podnosi się do 1450-1750℃ w piecu próżniowym o stopniu próżni nie mniejszym niż 5×10-1 Pa w celu spiekania i utrwalania cieplnego przez 1-3 godzin do otrzymania spiekanego produktu ceramicznego. Pozostałości infiltratora na powierzchni spieku ceramicznego usuwa się poprzez opukiwanie w celu uzyskania gęstej płyty ceramicznej, przy czym zostaje zachowany pierwotny kształt wypraski.
Na koniec przyjmuje się proces spiekania reakcyjnego, to znaczy ciekły krzem lub stop krzemu o aktywności reakcyjnej w wysokiej temperaturze infiltruje do porowatego półwyrobu ceramicznego zawierającego węgiel pod działaniem siły kapilarnej i reaguje z zawartym w nim węglem, tworząc węglik krzemu, który powiększy swoją objętość, a pozostałe pory wypełnią się pierwiastkowym krzemem. Porowaty półfabrykat ceramiczny może być wykonany z czystego węgla lub materiału kompozytowego na bazie węglika krzemu/węgla. Ten pierwszy otrzymuje się poprzez katalityczne utwardzanie i pirolizę żywicy organicznej, środka tworzącego pory i rozpuszczalnika. Ten ostatni otrzymuje się przez pirolizę cząstek węglika krzemu/materiałów kompozytowych na bazie żywicy w celu otrzymania materiałów kompozytowych na bazie węglika krzemu/węgla lub przez zastosowanie α-SiC i proszku węglowego jako materiałów wyjściowych i zastosowanie procesu prasowania lub formowania wtryskowego w celu otrzymania kompozytu tworzywo.
Spiekanie bezciśnieniowe
Bezciśnieniowy proces spiekania węglika krzemu można podzielić na spiekanie w fazie stałej i spiekanie w fazie ciekłej. W ostatnich latach badania dotceramika z węglika krzemuw kraju i za granicą skupiała się głównie na spiekaniu w fazie ciekłej. Proces przygotowania ceramiki obejmuje: mielenie kulowe mieszanek–>granulację natryskową–>prasowanie na sucho–>zestalanie surowej bryły–>spiekanie próżniowe.
Produkty ze spiekanego bezciśnieniowo węglika krzemu
Dodać 96-99 części ultradrobnego proszku węglika krzemu (50-500 nm), 1-2 części ultradrobnego proszku węglika boru (50-500 nm), 0,2-1 części borku nanotytanu (30-80 nm), 10-20 części rozpuszczalnej w wodzie żywicy fenolowej i 0,1-0,5 części wysokowydajnego środka dyspergującego do młyna kulowego w celu mielenia kulowego i mieszania przez 24 godziny, a wymieszaną zawiesinę umieścić w beczce mieszającej w celu mieszania przez 2 godziny w celu usunięcia pęcherzyków w zawiesinie .
Powyższą mieszaninę natryskuje się do wieży granulacyjnej i proszek granulacyjny o dobrej morfologii cząstek, dobrej płynności, wąskim zakresie rozkładu cząstek i umiarkowanej wilgotności otrzymuje się poprzez kontrolowanie ciśnienia natryskiwania, temperatury wlotu powietrza, temperatury wylotu powietrza i wielkości cząstek arkusza natryskowego. Konwersja częstotliwości odśrodkowej wynosi 26-32, temperatura powietrza na wlocie wynosi 250-280 ℃, temperatura powietrza na wylocie wynosi 100-120 ℃, a ciśnienie na wlocie zawiesiny wynosi 40-60.
Powyższy proszek granulacyjny umieszcza się w formie z węglika spiekanego w celu sprasowania w celu uzyskania surowej bryły. Metodą prasowania jest ciśnienie dwukierunkowe, a tonaż nacisku obrabiarki wynosi 150-200 ton.
Sprasowaną surową masę umieszcza się w suszarce w celu wysuszenia i utwardzania w celu uzyskania surowej masy o dobrej wytrzymałości.
Powyższą utwardzoną zieloną masę umieszcza się w atygiel grafitowyi ułożone ściśle i starannie, a następnie tygiel grafitowy z surową bryłą umieszcza się w wysokotemperaturowym piecu do spiekania próżniowego w celu wypalenia. Temperatura wypalania wynosi 2200-2250℃, a czas izolacji 1-2 godziny. Na koniec otrzymuje się wysokowydajną, bezciśnieniową ceramikę z węglika krzemu.
Spiekanie w fazie stałej
Bezciśnieniowy proces spiekania węglika krzemu można podzielić na spiekanie w fazie stałej i spiekanie w fazie ciekłej. Spiekanie w fazie ciekłej wymaga dodatku dodatków spiekających, takich jak dodatki dwu- i trójskładnikowe Y2O3, aby SiC i jego materiały kompozytowe wykazywały spiekanie w fazie ciekłej i osiągały zagęszczenie w niższej temperaturze. Metoda przygotowania ceramiki ze spiekanego węglika krzemu w fazie stałej obejmuje mieszanie surowców, granulację natryskową, formowanie i spiekanie próżniowe. Specyficzny proces produkcyjny wygląda następująco:
70-90% submikronowego węglika krzemu α (200-500 nm), 0,1-5% węglika boru, 4-20% żywicy i 5-20% organicznego środka wiążącego umieszcza się w mieszalniku i dodaje czystą wodą do namoczenia mieszanie. Po 6-48 godzinach wymieszaną zawiesinę przepuszcza się przez sito o oczkach 60-120 mesh;
Przesianą zawiesinę granuluje się rozpyłowo w wieży do granulacji rozpyłowej. Temperatura na wlocie wieży do granulacji natryskowej wynosi 180-260 ℃, a temperatura na wylocie 60-120 ℃; gęstość nasypowa granulatu wynosi 0,85-0,92g/cm3, płynność 8-11s/30g; granulowany materiał przesiewa się przez sito o oczkach 60-120 mesh w celu późniejszego wykorzystania;
Wybierz formę zgodnie z pożądanym kształtem produktu, załaduj granulowany materiał do wnęki formy i wykonaj formowanie tłoczne w temperaturze pokojowej pod ciśnieniem 50-200 MPa, aby uzyskać surową masę; lub umieścić surową bryłę po uformowaniu tłocznym w urządzeniu do prasowania izostatycznego, wykonać prasowanie izostatyczne pod ciśnieniem 200-300 MPa i uzyskać surową bryłę po wtórnym prasowaniu;
Włóż surową bryłę przygotowaną w powyższych etapach do pieca do spiekania próżniowego w celu spiekania, a kwalifikowaną jest gotowa kuloodporna ceramika z węglika krzemu; w powyższym procesie spiekania należy najpierw opróżnić piec do spiekania, a gdy stopień próżni osiągnie 3,5×10-2 po Pa, gaz obojętny przepuszcza się do pieca do spiekania pod normalnym ciśnieniem, a następnie ogrzewa. Zależność pomiędzy temperaturą ogrzewania i czasem jest następująca: temperatura pokojowa do 800 ℃, 5-8 godzin, utrzymywanie ciepła przez 0,5-1 godziny, od 800 ℃ do 2000-2300 ℃, 6-9 godzin, utrzymywanie ciepła przez 1 do 2 godzin, a następnie ochłodzono w piecu i obniżono do temperatury pokojowej.
Mikrostruktura i granica ziaren węglika krzemu spiekanego pod ciśnieniem normalnym
Krótko mówiąc, ceramika wytwarzana w procesie spiekania na gorąco ma lepszą wydajność, ale koszt produkcji również znacznie wzrasta; ceramika przygotowana metodą spiekania bezciśnieniowego ma wyższe wymagania surowcowe, wysoką temperaturę spiekania, duże zmiany wielkości produktu, złożony proces i niską wydajność; wyroby ceramiczne wytwarzane w procesie spiekania reakcyjnego charakteryzują się dużą gęstością, dobrymi właściwościami antybalistycznymi i stosunkowo niskim kosztem przygotowania. Różne procesy przygotowania do spiekania ceramiki z węglika krzemu mają swoje zalety i wady, a scenariusze zastosowań również będą różne. Najlepszą polityką jest wybór właściwej metody przygotowania w zależności od produktu i znalezienie równowagi pomiędzy niskim kosztem a wysoką wydajnością.
Czas publikacji: 29 października 2024 r