Sinterizarea de reacție
Reacția de sinterizareceramică cu carbură de siliciuprocesul de producție include compactarea ceramicii, compactarea agentului de infiltrare a fluxului de sinterizare, prepararea produselor ceramice de sinterizare cu reacție, prepararea ceramicii din lemn de carbură de siliciu și alte etape.
Reacție sinterizare duză din carbură de siliciu
În primul rând, 80-90% din pulbere ceramică (compusă din una sau două pulberi depulbere de carbură de siliciuși pulbere de carbură de bor), 3-15% pulbere sursă de carbon (compusă dintr-una sau două din negru de fum și rășină fenolică) și 5-15% din agent de turnare (rășină fenolică, polietilen glicol, hidroximetil celuloză sau parafină) sunt amestecate uniform. folosind o moară cu bile pentru a obține o pulbere amestecată, care este uscată prin pulverizare și granulată, apoi presată într-o matriță pentru a obține un compact ceramic cu diverse forme specifice.
În al doilea rând, 60-80% pulbere de siliciu, 3-10% pulbere de carbură de siliciu și 37-10% pulbere de nitrură de bor sunt amestecate uniform și presate într-o matriță pentru a obține un agent de infiltrare a fluxului de sinterizare compact.
Compactul ceramic și compactul infiltrant sinterizat sunt apoi stivuite împreună, iar temperatura este ridicată la 1450-1750 ℃ într-un cuptor cu vid cu un grad de vid de nu mai puțin de 5 × 10-1 Pa pentru sinterizare și conservare a căldurii timp de 1-3 ore pentru a obține un produs ceramic sinterizat de reacție. Reziduul infiltrant de pe suprafața ceramicii sinterizate este îndepărtat prin lovire pentru a obține o foaie ceramică densă, iar forma originală a compactului este menținută.
În cele din urmă, este adoptat procesul de sinterizare cu reacție, adică siliciul lichid sau aliajul de siliciu cu activitate de reacție la temperatură ridicată se infiltrează în semifabricatul ceramic poros care conține carbon sub acțiunea forței capilare și reacţionează cu carbonul din acesta pentru a forma carbură de siliciu, care se va extinde în volum, iar porii rămași sunt umpluți cu siliciu elementar. Semifabricatul ceramic poros poate fi carbon pur sau carbură de siliciu/material compozit pe bază de carbon. Primul este obținut prin întărirea catalitică și pirolizarea unei rășini organice, a unui formator de pori și a unui solvent. Acesta din urmă este obținut prin pirolizarea particulelor de carbură de siliciu/materiale compozite pe bază de rășină pentru a obține carbură de siliciu/materiale compozite pe bază de carbon sau prin utilizarea α-SiC și pulbere de carbon ca materii prime și folosind un proces de presare sau turnare prin injecție pentru a obține compozitul material.
Sinterizare fără presiune
Procesul de sinterizare fără presiune al carburii de siliciu poate fi împărțit în sinterizare în fază solidă și sinterizare în fază lichidă. În ultimii ani, cercetările privindceramică cu carbură de siliciuacasă și în străinătate sa concentrat în principal pe sinterizarea în fază lichidă. Procesul de preparare a ceramicii este: măcinarea cu bile a materialelor mixte–>granularea prin pulverizare–>presarea uscată–>solidificarea corpului verde–>sinterizarea în vid.
Produse din carbură de siliciu sinterizată fără presiune
Adăugați 96-99 părți de pulbere ultrafină de carbură de siliciu (50-500nm), 1-2 părți de pulbere ultrafină de carbură de bor (50-500nm), 0,2-1 părți de borură de nano-titan (30-80nm), 10-20 părți de rășină fenolică solubilă în apă și 0,1-0,5 părți de dispersant de înaltă eficiență pentru moara cu bile pentru măcinarea cu bile și amestecarea timp de 24 de ore și puneți suspensia amestecată într-un butoi de amestecare pentru amestecare timp de 2 ore pentru a îndepărta bulele din suspensie.
Amestecul de mai sus este pulverizat în turnul de granulare, iar pulberea de granulare cu morfologie bună a particulelor, fluiditate bună, interval îngust de distribuție a particulelor și umiditate moderată este obținută prin controlul presiunii de pulverizare, a temperaturii de intrare a aerului, a temperaturii de ieșire a aerului și a dimensiunii particulelor foii de pulverizare. Conversia frecvenței centrifuge este de 26-32, temperatura de intrare a aerului este de 250-280 ℃, temperatura de ieșire a aerului este de 100-120 ℃, iar presiunea de intrare a șlamului este de 40-60.
Pulberea de granulare de mai sus este plasată într-o matriță de carbură cimentată pentru presare pentru a obține un corp verde. Metoda de presare este presiunea bidirecțională, iar tonajul de presiune al mașinii-unelte este de 150-200 de tone.
Corpul verde presat este plasat într-un cuptor de uscare pentru uscare și întărire pentru a obține un corp verde cu rezistență bună a corpului verde.
Corpul verde vindecat de mai sus este plasat într-uncreuzet de grafitși aranjate strâns și ordonat, apoi creuzetul de grafit cu corpul verde este plasat într-un cuptor de sinterizare cu vid la temperatură înaltă pentru ardere. Temperatura de ardere este de 2200-2250℃, iar timpul de izolare este de 1-2 ore. În cele din urmă, se obțin ceramică cu carbură de siliciu sinterizată fără presiune, de înaltă performanță.
Sinterizare în fază solidă
Procesul de sinterizare fără presiune al carburii de siliciu poate fi împărțit în sinterizare în fază solidă și sinterizare în fază lichidă. Sinterizarea în fază lichidă necesită adăugarea de aditivi de sinterizare, cum ar fi aditivii binari și ternari Y2O3, pentru a face ca SiC și materialele sale compozite să prezinte sinterizare în fază lichidă și să realizeze densificarea la o temperatură mai scăzută. Metoda de preparare a ceramicii din carbură de siliciu sinterizată în fază solidă include amestecarea materiilor prime, granularea prin pulverizare, turnarea și sinterizarea în vid. Procesul de producție specific este următorul:
70-90% carbură de siliciu α submicron (200-500nm), 0,1-5% carbură de bor, 4-20% rășină și 5-20% liant organic sunt introduse într-un mixer și adăugate cu apă pură pentru umed amestecarea. După 6-48 de ore, suspensia amestecată este trecută printr-o sită de 60-120 ochiuri;
Suspensia cernută este granulată prin pulverizare printr-un turn de granulare prin pulverizare. Temperatura de intrare a turnului de granulare prin pulverizare este de 180-260℃, iar temperatura de ieșire este de 60-120℃; densitatea în vrac a materialului granulat este de 0,85-0,92 g/cm3, fluiditatea este de 8-11 s/30 g; materialul granulat este cernut printr-o sită de 60-120 ochiuri pentru utilizare ulterioară;
Selectați o matriță în funcție de forma dorită a produsului, încărcați materialul granulat în cavitatea matriței și efectuați turnarea prin compresie la temperatura camerei la o presiune de 50-200MPa pentru a obține un corp verde; sau plasați corpul verde după turnarea prin compresie într-un dispozitiv de presare izostatică, efectuați presare izostatică la o presiune de 200-300MPa și obțineți un corp verde după presarea secundară;
Puneți corpul verde pregătit în pașii de mai sus într-un cuptor de sinterizare în vid pentru sinterizare, iar cel calificat este ceramica antiglonț cu carbură de siliciu finită; în procesul de sinterizare de mai sus, evacuați mai întâi cuptorul de sinterizare, iar când gradul de vid atinge 3-5×10-2 După Pa, gazul inert este trecut în cuptorul de sinterizare la presiune normală și apoi încălzit. Relația dintre temperatura de încălzire și timp este: temperatura camerei până la 800℃, 5-8 ore, păstrarea căldurii timp de 0,5-1 oră, de la 800℃ la 2000-2300℃, 6-9 ore, conservarea căldurii timp de 1 până la 2 ore, și apoi s-a răcit cu cuptorul și a scăzut la temperatura camerei.
Microstructura și limita granulelor de carbură de siliciu sinterizată la presiune normală
Pe scurt, ceramica fabricată prin procesul de sinterizare prin presare la cald au performanțe mai bune, dar și costul de producție este mult crescut; ceramica preparată prin sinterizare fără presiune are cerințe mai mari de materie primă, temperatură ridicată de sinterizare, modificări mari de dimensiune a produsului, proces complex și performanță scăzută; Produsele ceramice produse prin procesul de sinterizare cu reacție au densitate mare, performanță antibalistică bună și costuri de preparare relativ scăzute. Diverse procese de preparare a sinterizării ceramicii cu carbură de siliciu au propriile avantaje și dezavantaje, iar scenariile de aplicare vor fi, de asemenea, diferite. Este cea mai bună politică să alegeți metoda de preparare potrivită în funcție de produs și să găsiți un echilibru între costuri reduse și performanțe ridicate.
Ora postării: Oct-29-2024