ප්‍රතික්‍රියා සින්ටර් කිරීම සහ පීඩන රහිත සිලිකන් කාබයිඩ් සෙරමික් සකස් කිරීමේ ක්‍රියාවලිය

ප්රතික්රියා සින්ටර් කිරීම
ප්රතික්රියාව සින්ටර් කිරීමසිලිකන් කාබයිඩ් සෙරමික්නිෂ්පාදන ක්‍රියාවලියට සෙරමික් සංයුක්ත කිරීම, සින්ටරින් ප්‍රවාහ ආක්‍රමණය කිරීමේ නියෝජිතයා සංයුක්ත කිරීම, ප්‍රතික්‍රියා සින්ටර් කිරීම සෙරමික් නිෂ්පාදන සකස් කිරීම, සිලිකන් කාබයිඩ් ලී සෙරමික් සකස් කිරීම සහ වෙනත් පියවර ඇතුළත් වේ.

ප්රතික්රියා සින්ටර් සිලිකන් කාබයිඩ් තුණ්ඩය

පළමුව, සෙරමික් කුඩු වලින් 80-90% (කුඩු එකකින් හෝ දෙකකින් සමන්විත වේසිලිකන් කාබයිඩ් කුඩුසහ බෝරෝන් කාබයිඩ් කුඩු), කාබන් ප්‍රභව කුඩු වලින් 3-15% (කාබන් කළු සහ ෆීනෝලික් දුම්මල වලින් එකක් හෝ දෙකකින් සමන්විත වේ) සහ අච්චු කාරකයේ 5-15% (ෆීනෝලික් දුම්මල, පොලිඑතිලීන් ග්ලයිකෝල්, හයිඩ්‍රොක්සිමීතයිල් සෙලියුලෝස් හෝ පැරෆින්) ඒකාකාරව මිශ්‍ර වේ. මිශ්‍ර කුඩු ලබා ගැනීම සඳහා බෝල මෝලක් භාවිතා කර එය ඉසින ලද වියලන ලද සහ කැටි ගැසී, පසුව තද කරනු ලැබේ. විවිධ විශේෂිත හැඩයන් සහිත සෙරමික් සංයුක්තයක් ලබා ගැනීම සඳහා අච්චුවක.
දෙවනුව, 60-80% සිලිකන් පවුඩර්, 3-10% සිලිකන් කාබයිඩ් කුඩු සහ 37-10% බෝරෝන් නයිට්‍රයිඩ් කුඩු ඒකාකාරව මිශ්‍ර කර අච්චුවක තද කර සින්ටර් ප්‍රවාහ ආක්‍රමණය කාරක සංයුක්තයක් ලබා ගනී.
සෙරමික් සංයුක්තය සහ සින්ටර් කරන ලද ඉන්ෆිල්ට්‍රන්ට් සංයුක්තය පසුව එකට ගොඩගසා ඇති අතර, 1-3 සඳහා සින්ටර් කිරීම සහ තාප සංරක්ෂණය සඳහා 5×10-1 Pa ට නොඅඩු රික්ත උපාධියක් සහිත රික්තක උදුනක උෂ්ණත්වය 1450-1750℃ දක්වා ඉහළ නංවනු ලැබේ. ප්‍රතික්‍රියා සින්ටර් කළ සෙරමික් නිෂ්පාදනයක් ලබා ගැනීමට පැය. ඝන සෙරමික් පත්රයක් ලබා ගැනීම සඳහා සින්ටර් කරන ලද සෙරමික් මතුපිට ඇති ආක්රමණික අවශේෂය තට්ටු කිරීමෙන් ඉවත් කරනු ලබන අතර, සංයුක්තයේ මුල් හැඩය පවත්වා ගෙන යනු ලැබේ.
අවසාන වශයෙන්, ප්‍රතික්‍රියා සින්ටර් කිරීමේ ක්‍රියාවලිය අනුගමනය කරනු ලැබේ, එනම්, අධික උෂ්ණත්වයේ ප්‍රතික්‍රියා ක්‍රියාකාරකම් සහිත ද්‍රව සිලිකන් හෝ සිලිකන් මිශ්‍ර ලෝහ කේශනාලිකා බලයේ ක්‍රියාකාරිත්වය යටතේ කාබන් අඩංගු සිදුරු සහිත පිඟන් මැටි හිස් තුළට රිංගා, එහි ඇති කාබන් සමඟ ප්‍රතික්‍රියා කර සිලිකන් කාබයිඩ් සාදයි. පරිමාව පුළුල් වනු ඇත, සහ ඉතිරි සිදුරු මූලද්රව්ය සිලිකන් පිරී ඇත. සිදුරු සහිත සෙරමික් හිස් පිරිසිදු කාබන් හෝ සිලිකන් කාබයිඩ්/කාබන් මත පදනම් වූ සංයුක්ත ද්රව්ය විය හැක. පළමුවැන්න ලබා ගන්නේ කාබනික දුම්මල, සිදුරු සහ ද්‍රාවකයක් උත්ප්‍රේරක ලෙස සුව කිරීම සහ පයිරොලයිස් කිරීමෙනි. දෙවැන්න සිලිකන් කාබයිඩ් අංශු/දුම්මල මත පදනම් වූ සංයුක්ත ද්‍රව්‍ය පයිෙරොලයිස් කිරීම මගින් සිලිකන් කාබයිඩ්/කාබන් මත පදනම් වූ සංයුක්ත ද්‍රව්‍ය ලබා ගැනීම මගින් හෝ α-SiC සහ කාබන් පවුඩර් ආරම්භක ද්‍රව්‍ය ලෙස භාවිතා කිරීමෙන් සහ සම්පීඩනය ලබා ගැනීම සඳහා එබීම හෝ එන්නත් අච්චු ගැසීමේ ක්‍රියාවලියක් භාවිතා කිරීම මගින් ලබා ගනී. ද්රව්ය.
පීඩන රහිත සින්ටර් කිරීම
සිලිකන් කාබයිඩ්වල පීඩන රහිත සින්ටර් කිරීමේ ක්‍රියාවලිය ඝන-අදියර සින්ටර් කිරීම සහ ද්‍රව-අදියර සින්ටර් කිරීම ලෙස බෙදිය හැකිය. මෑත වසරවලදී, පර්යේෂණසිලිකන් කාබයිඩ් සෙරමික්දේශීය හා විදේශයන්හි ප්‍රධාන වශයෙන් අවධානය යොමු කර ඇත්තේ ද්‍රව-අදියර සින්ටර් කිරීම කෙරෙහි ය. පිඟන් මැටි සකස් කිරීමේ ක්‍රියාවලිය වන්නේ: මිශ්‍ර ද්‍රව්‍ය බෝල ඇඹරීම->ඉසින කැටිති->වියළි එබීම->හරිත සිරුර ඝණීකරනය->රික්ත සින්ටර් කිරීම.

පීඩන රහිත සිලිකන් කාබයිඩ් නිෂ්පාදන

සිලිකන් කාබයිඩ් අල්ට්‍රාෆයින් පවුඩර් කොටස් 96-99ක් (50-500nm), බෝරෝන් කාබයිඩ් අල්ට්‍රාෆයින් පවුඩර් කොටස් 1-2ක් (50-500nm), නැනෝ-ටයිටේනියම් බෝරයිඩ් කොටස් 0.2-1ක් (30-80nm), කොටස් 10-20ක් එකතු කරන්න. ජල-ද්රාව්ය phenolic ෙරසින්, සහ 0.1-0.5 කොටස් බෝල ඇඹරීම සහ පැය 24 ක් මිශ්‍ර කිරීම සඳහා බෝල මෝල වෙත ඉහළ කාර්යක්ෂමතාවයකින් යුත් විසුරුම, සහ මිශ්‍ර පොහොර මිශ්‍රණය මිශ්‍ර කර පැය 2 ක් ඇවිස්සීම සඳහා පොහොරවල ඇති බුබුලු ඉවත් කරන්න.
ඉහත මිශ්‍රණය කැට කුළුණට ඉසින අතර හොඳ අංශු රූප විද්‍යාව, හොඳ ද්‍රවශීලතාවය, පටු අංශු බෙදා හැරීමේ පරාසය සහ මධ්‍යස්ථ තෙතමනය සහිත කැට කුඩු ඉසින පීඩනය, වාතය ඇතුල් වීමේ උෂ්ණත්වය, වාතය පිටවීමේ උෂ්ණත්වය සහ ඉසින පත්‍ර අංශු ප්‍රමාණය පාලනය කිරීමෙන් ලබා ගනී. කේන්ද්‍රාපසාරී සංඛ්‍යාත පරිවර්තනය 26-32, වාතය ඇතුල් වීමේ උෂ්ණත්වය 250-280℃, වායු පිටවීමේ උෂ්ණත්වය 100-120℃, සහ පොහොර ආදාන පීඩනය 40-60 වේ.
ඉහත කැටිති කුඩු හරිත ශරීරයක් ලබා ගැනීම සඳහා තද කිරීම සඳහා සිමෙන්ති කාබයිඩ් අච්චුවක තබා ඇත. පීඩන ක්‍රමය ද්විපාර්ශ්වික පීඩනය වන අතර යන්ත්‍ර මෙවලම් පීඩන ටොන් ටොන් 150-200 කි.
තද කළ කොළ පැහැති ශරීරය හොඳ කොළ පැහැති ශරීර ශක්තියක් සහිත හරිත ශරීරයක් ලබා ගැනීම සඳහා වියළීම සහ සුව කිරීම සඳහා වියළන උඳුනක තබා ඇත.
ඉහත සුව කළ හරිත ශරීරය aමිනිරන් crucibleසහ සමීපව හා පිළිවෙලට සකස් කර ඇති අතර, පසුව හරිත සිරුර සහිත මිනිරන් කූඩුව වෙඩි තැබීම සඳහා ඉහළ උෂ්ණත්ව රික්තක සින්ටර් උදුනක තබා ඇත. වෙඩි තැබීමේ උෂ්ණත්වය 2200-2250℃, සහ පරිවාරක කාලය පැය 1-2 කි. අවසාන වශයෙන්, ඉහළ කාර්යසාධනයක් සහිත පීඩන රහිත සින්ටර්ඩ් සිලිකන් කාබයිඩ් සෙරමික් ලබා ගනී.
ඝන-අදියර සින්ටර් කිරීම
සිලිකන් කාබයිඩ්වල පීඩන රහිත සින්ටර් කිරීමේ ක්‍රියාවලිය ඝන-අදියර සින්ටර් කිරීම සහ ද්‍රව-අදියර සින්ටර් කිරීම ලෙස බෙදිය හැකිය. SiC සහ එහි සංයුක්ත ද්‍රව්‍ය ද්‍රව-අදියර සින්ටර් කිරීම සහ අඩු උෂ්ණත්වයකදී ඝනත්වය ලබා ගැනීම සඳහා ද්‍රව-අදියර සින්ටර් කිරීම සඳහා Y2O3 ද්විමය සහ ත්‍රිත්ව ආකලන වැනි සින්ටර් කිරීමේ ආකලන එකතු කිරීම අවශ්‍ය වේ. ඝන-අදියර සින්ටර් කරන ලද සිලිකන් කාබයිඩ් පිඟන් මැටි සකස් කිරීමේ ක්‍රමයට අමුද්‍රව්‍ය මිශ්‍ර කිරීම, ඉසින කැට, වාත්තු කිරීම සහ රික්ත සින්ටර් කිරීම ඇතුළත් වේ. නිශ්චිත නිෂ්පාදන ක්රියාවලිය පහත පරිදි වේ:
70-90% submicron α සිලිකන් කාබයිඩ් (200-500nm), බෝරෝන් කාබයිඩ් 0.1-5%, දුම්මල 4-20% සහ කාබනික බන්ධන 5-20% මික්සර් තුළ තබා තෙත් සඳහා පිරිසිදු ජලය සමග එකතු කරනු ලැබේ. මිශ්ර කිරීම. පැය 6-48 කට පසු, මිශ්ර පොහොර 60-120 දැල් පෙරනයක් හරහා ගමන් කරයි;
පෙරන ලද පොහොර ඉසින කැටිති කුළුණක් හරහා කැටි කරනු ලැබේ. ඉසින කැටිති කුළුණේ ආදාන උෂ්ණත්වය 180-260℃, සහ පිටවන උෂ්ණත්වය 60-120℃; කැටි කළ ද්‍රව්‍යයේ තොග ඝනත්වය 0.85-0.92g/cm3, ද්‍රවශීලතාවය 8-11s/30g; කැටි කළ ද්‍රව්‍ය පසුකාලීන භාවිතය සඳහා 60-120 දැල් පෙරනයක් හරහා පෙරනු ලැබේ;
අපේක්ෂිත නිෂ්පාදන හැඩයට අනුව අච්චුවක් තෝරන්න, අච්චු කුහරය තුළට කැටි කළ ද්රව්ය පැටවීම සහ හරිත ශරීරයක් ලබා ගැනීම සඳහා 50-200MPa පීඩනයකදී කාමර උෂ්ණත්ව සම්පීඩන වාත්තු කිරීම සිදු කරන්න; හෝ සම්පීඩන අච්චු ගැසීමෙන් පසු හරිත ශරීරය සමස්ථානික පීඩන උපාංගයක් බවට පත් කරන්න, 200-300MPa පීඩනයකදී සමස්ථිතික පීඩනය සිදු කරන්න, සහ ද්විතියික එබීමෙන් පසු හරිත ශරීරයක් ලබා ගන්න;
ඉහත පියවරේදී සකස් කරන ලද හරිත ශරීරය සින්ටර් කිරීම සඳහා රික්ත සින්ටර් උදුනකට දමන්න, සහ සුදුසුකම් ලත් එක නිමි සිලිකන් කාබයිඩ් වෙඩි නොවදින සෙරමික්; ඉහත සින්ටර් කිරීමේ ක්‍රියාවලියේදී, ප්‍රථමයෙන් සින්ටර් කිරීමේ උදුන ඉවත් කරන්න, සහ රික්ත උපාධිය 3-5×10-2 Pa ට පසුව, නිෂ්ක්‍රීය වායුව සාමාන්‍ය පීඩනයට සින්ටර් උදුන තුළට යවා පසුව රත් කරනු ලැබේ. උනුසුම් උෂ්ණත්වය සහ කාලය අතර සම්බන්ධතාවය: කාමර උෂ්ණත්වය 800 ° දක්වා, පැය 5-8 දක්වා, පැය 0.5-1 දක්වා තාප සංරක්ෂණය, 800 ° සිට 2000-2300 ° දක්වා, පැය 6-9, පැය 1 සිට 2 දක්වා තාප සංරක්ෂණය, ඉන්පසු උදුන සමඟ සිසිල් කර කාමර උෂ්ණත්වයට පහත වැටේ.

සිලිකන් කාබයිඩ් වල ක්ෂුද්‍ර ව්‍යුහය සහ ධාන්ය මායිම සාමාන්‍ය පීඩනයකදී සින්ටර් කර ඇත

කෙටියෙන් කිවහොත්, Hot Pressing sintering ක්‍රියාවලිය මගින් නිපදවන පිඟන් භාණ්ඩ වඩා හොඳ කාර්ය සාධනයක් ඇත, නමුත් නිෂ්පාදන පිරිවැය ද විශාල ලෙස වැඩි වේ; පීඩන රහිත සින්ටර් කිරීම මගින් සකස් කරන ලද පිඟන් මැටිවලට ඉහළ අමුද්‍රව්‍ය අවශ්‍යතා, ඉහළ සින්ටර් කිරීමේ උෂ්ණත්වය, විශාල නිෂ්පාදන ප්‍රමාණයේ වෙනස්කම්, සංකීර්ණ ක්‍රියාවලිය සහ අඩු ක්‍රියාකාරිත්වය ඇත; ප්‍රතික්‍රියා සින්ටර් කිරීමේ ක්‍රියාවලියෙන් නිපදවන පිඟන් භාණ්ඩවල ඉහළ ඝනත්වයක්, හොඳ ප්‍රති-බැලිස්ටික් ක්‍රියාකාරිත්වයක් සහ සාපේක්ෂ වශයෙන් අඩු සකස් කිරීමේ පිරිවැයක් ඇත. සිලිකන් කාබයිඩ් සෙරමික් වල විවිධ සින්ටර් සකස් කිරීමේ ක්‍රියාවලීන්ට ඔවුන්ගේම වාසි සහ අවාසි ඇති අතර යෙදුම් අවස්ථා ද වෙනස් වේ. නිෂ්පාදනයට අනුව නිවැරදි සකස් කිරීමේ ක්‍රමය තෝරා ගැනීම සහ අඩු පිරිවැය සහ ඉහළ කාර්ය සාධනය අතර සමබරතාවයක් සොයා ගැනීම හොඳම ප්‍රතිපත්තියයි.