Reakcijsko sintranje
Reakcijsko sintranjekeramika iz silicijevega karbidaproizvodni proces vključuje stiskanje keramike, stiskanje s sredstvom za infiltracijo sintranja, pripravo keramičnega izdelka za reakcijsko sintranje, pripravo lesne keramike iz silicijevega karbida in druge korake.
Šoba iz silicijevega karbida za reakcijsko sintranje
Prvič, 80-90% keramičnega prahu (sestavljenega iz enega ali dveh praškov izprah silicijevega karbidain borov karbid v prahu), 3-15 % prahu vira ogljika (sestavljenega iz enega ali dveh saj in fenolne smole) in 5-15 % oblikovalnega sredstva (fenolna smola, polietilen glikol, hidroksimetil celuloza ali parafin) enakomerno pomešamo s pomočjo krogličnega mlina dobimo mešani prah, ki ga posušimo z razprševanjem in granuliramo ter nato stisnemo v kalup, da dobimo keramični kompakt z različnimi specifičnimi oblikami.
Drugič, 60-80 % silicijevega prahu, 3-10 % silicijevega karbida v prahu in 37-10 % borovega nitrida v prahu enakomerno pomešamo in stisnemo v kalup, da dobimo kompaktno sredstvo za infiltracijo sintranega talila.
Keramični kompakt in sintrani infiltrantni kompakt se nato zložita skupaj, temperatura pa se dvigne na 1450-1750 ℃ v vakuumski peči s stopnjo vakuuma najmanj 5 × 10-1 Pa za sintranje in ohranjanje toplote za 1-3 ure, da dobimo reakcijsko sintran keramični izdelek. Ostanki infiltranta na površini sintrane keramike se odstranijo s udarjanjem, da se pridobi gosta keramična plošča, pri čemer se ohrani prvotna oblika zbijanja.
Nazadnje je sprejet postopek reakcijskega sintranja, to je, da se tekoči silicij ali silicijeva zlitina z reakcijsko aktivnostjo pri visoki temperaturi pod delovanjem kapilarne sile infiltrira v porozni keramični surovec, ki vsebuje ogljik, in reagira z ogljikom v njem, da tvori silicijev karbid, ki se bo povečal v prostornini, preostale pore pa so napolnjene z elementarnim silicijem. Porozni keramični surok je lahko čisti ogljik ali kompozitni material na osnovi silicijevega karbida/ogljika. Prvega dobimo s katalitičnim utrjevanjem in pirolizo organske smole, oblikovalca por in topila. Slednjega pridobivamo s pirolizo delcev silicijevega karbida/kompozitnih materialov na osnovi smole, da dobimo kompozitne materiale na osnovi silicijevega karbida/ogljika, ali z uporabo α-SiC in ogljikovega prahu kot začetnih materialov ter z uporabo postopka stiskanja ali brizganja, da dobimo kompozit material.
Breztlačno sintranje
Postopek breztlačnega sintranja silicijevega karbida lahko razdelimo na sintranje v trdni fazi in sintranje v tekoči fazi. V zadnjih letih so raziskave osilicijeva karbidna keramikadoma in v tujini se osredotoča predvsem na sintranje v tekoči fazi. Postopek priprave keramike je: kroglično mletje mešanega materiala–>pršilna granulacija–>suho stiskanje–>strjevanje zelenega telesa–>vakuumsko sintranje.
Breztlačno sintrani izdelki iz silicijevega karbida
Dodajte 96–99 delov ultrafinega prahu silicijevega karbida (50–500 nm), 1–2 dela ultrafinega prahu borovega karbida (50–500 nm), 0,2–1 delov nano-titanovega borida (30–80 nm), 10–20 delov vodotopne fenolne smole in 0,1-0,5 delov visoko učinkovitega dispergiranega sredstva v kroglični mlin za kroglično mletje in mešanje 24 ur, mešano goščo pa dajte v mešalni sod za mešanje 2 uri, da odstranite mehurčke v gošči. .
Zgornjo zmes razpršimo v granulacijski stolp in granulacijski prašek z dobro morfologijo delcev, dobro fluidnostjo, ozkim razponom porazdelitve delcev in zmerno vlago dobimo z nadzorom pršilnega tlaka, vstopne temperature zraka, izstopne temperature zraka in velikosti delcev razpršilne plošče. Centrifugalna pretvorba frekvence je 26-32, vstopna temperatura zraka 250-280 ℃, izhodna temperatura zraka 100-120 ℃, vstopni tlak gnojevke pa 40-60.
Zgornji granulacijski prah se postavi v kalup iz cementnega karbida za stiskanje, da dobimo zeleno telo. Metoda stiskanja je dvosmerni tlak, tonaža tlaka strojnega orodja pa je 150-200 ton.
Stisnjeno zeleno telo se postavi v sušilno pečico za sušenje in strjevanje, da dobimo zeleno telo z dobro trdnostjo zelenega telesa.
Zgoraj osušeno zeleno telo se postavi v agrafitni lončekter urejeno tesno in lepo, nato pa se grafitni lonček z zelenim telesom postavi v visokotemperaturno vakuumsko sintralno peč za žganje. Temperatura žganja je 2200-2250 ℃, čas izolacije pa 1-2 uri. Končno dobimo visoko zmogljivo breztlačno sintrano silicijevo karbidno keramiko.
Trdnofazno sintranje
Postopek breztlačnega sintranja silicijevega karbida lahko razdelimo na sintranje v trdni fazi in sintranje v tekoči fazi. Sintranje v tekoči fazi zahteva dodajanje aditivov za sintranje, kot so binarni in ternarni dodatki Y2O3, da bi SiC in njegovi kompozitni materiali predstavljali sintranje v tekoči fazi in dosegli zgoščevanje pri nižji temperaturi. Metoda priprave trdnofazne sintrane keramike iz silicijevega karbida vključuje mešanje surovin, razpršilno granulacijo, oblikovanje in vakuumsko sintranje. Poseben proizvodni proces je naslednji:
70-90 % submikronskega α silicijevega karbida (200-500 nm), 0,1-5 % borovega karbida, 4-20 % smole in 5-20 % organskega veziva damo v mešalnik in dodamo čisto vodo za mokro mešanje. Po 6-48 urah se mešana gnojevka preseje skozi sito 60-120 mesh;
Presejano goščo razpršilno granuliramo skozi stolp za razpršilno granulacijo. Vhodna temperatura stolpa za razpršilno granulacijo je 180-260 ℃, izhodna temperatura pa 60-120 ℃; nasipna gostota granuliranega materiala je 0,85-0,92g/cm3, fluidnost 8-11s/30g; granulirani material se preseje skozi sito 60-120 mesh za kasnejšo uporabo;
Izberite kalup glede na želeno obliko izdelka, naložite granulirani material v votlino kalupa in izvedite stiskanje pri sobni temperaturi pri tlaku 50-200 MPa, da dobite zeleno telo; ali postavite surovo telo po stiskanju v napravo za izostatično stiskanje, izvedite izostatično stiskanje pri tlaku 200-300 MPa in pridobite sirovo telo po sekundarnem stiskanju;
Postavite zeleno telo, pripravljeno v zgornjih korakih, v vakuumsko peč za sintranje za sintranje, kvalificirano pa je dokončana neprebojna keramika iz silicijevega karbida; v zgornjem postopku sintranja najprej izpraznite peč za sintranje in ko stopnja vakuuma doseže 3-5 × 10-2 Po Pa se inertni plin prenese v peč za sintranje do normalnega tlaka in nato segreje. Razmerje med temperaturo ogrevanja in časom je: sobna temperatura do 800 ℃, 5-8 ur, ohranjanje toplote 0,5-1 uro, od 800 ℃ do 2000-2300 ℃, 6-9 ur, ohranjanje toplote 1 do 2 uri, nato ohladimo s pečjo in spustimo na sobno temperaturo.
Mikrostruktura in meja zrn silicijevega karbida, sintranega pri normalnem tlaku
Skratka, keramika, proizvedena s postopkom sintranja z vročim stiskanjem, ima boljšo zmogljivost, vendar se tudi stroški proizvodnje močno povečajo; keramika, pripravljena z breztlačnim sintranjem, ima višje zahteve po surovinah, visoko temperaturo sintranja, velike spremembe velikosti izdelka, zapleten postopek in nizko učinkovitost; keramični izdelki, proizvedeni s postopkom reakcijskega sintranja, imajo visoko gostoto, dobre protibalistične lastnosti in relativno nizke stroške priprave. Različni postopki priprave sintranja keramike iz silicijevega karbida imajo svoje prednosti in slabosti, različni pa bodo tudi scenariji uporabe. Najboljša politika je izbrati pravo metodo priprave glede na izdelek in najti ravnovesje med nizkimi stroški in visoko učinkovitostjo.
Čas objave: 29. oktober 2024