Reaktionssintring
Reaktionen sintringkiselkarbidkeramikProduktionsprocessen inkluderar keramisk komprimering, komprimering av sintringsflödesinfiltrationsmedel, beredning av reaktionssintring av keramiska produkter, kiselkarbid träkeramisk beredning och andra steg.
Reaktionssintringsmunstycke av kiselkarbid
Först, 80-90% keramiskt pulver (som består av ett eller två pulver avkiselkarbidpulveroch borkarbidpulver), 3-15 % av kolkällans pulver (består av en eller två av kimrök och fenolharts) och 5-15 % av formmedlet (fenolharts, polyetylenglykol, hydroximetylcellulosa eller paraffin) blandas jämnt med hjälp av en kulkvarn för att erhålla ett blandat pulver, som spraytorkas och granuleras och sedan pressas i en form för att erhålla en keramik kompakt med olika specifika former.
För det andra blandas 60-80% kiselpulver, 3-10% kiselkarbidpulver och 37-10% bornitridpulver jämnt och pressas i en form för att erhålla en sintringsflussmedelsinfiltrationspresskropp.
Den keramiska presskroppen och den sintrade infiltrerande presskroppen staplas sedan ihop och temperaturen höjs till 1450-1750 ℃ i en vakuumugn med en vakuumgrad på inte mindre än 5×10-1 Pa för sintring och värmekonservering i 1-3 timmar för att erhålla en reaktionssintrad keramisk produkt. Infiltrationsåterstoden på ytan av den sintrade keramen avlägsnas genom att knacka för att erhålla en tät keramisk skiva, och den ursprungliga formen av presskroppen bibehålls.
Slutligen antas reaktionssintringsprocessen, det vill säga flytande kisel eller kisellegering med reaktionsaktivitet vid hög temperatur infiltrerar det porösa keramiska ämnet innehållande kol under inverkan av kapillärkraft, och reagerar med kolet däri för att bilda kiselkarbid, som kommer att expandera i volym och de återstående porerna är fyllda med elementärt kisel. Det porösa keramiska ämnet kan vara rent kol eller kiselkarbid/kolbaserat kompositmaterial. Den förstnämnda erhålls genom katalytisk härdning och pyrolysering av ett organiskt harts, en porbildare och ett lösningsmedel. Det senare erhålls genom att pyrolysera kiselkarbidpartiklar/hartsbaserade kompositmaterial för att erhålla kiselkarbid/kolbaserade kompositmaterial, eller genom att använda α-SiC och kolpulver som utgångsmaterial och använda en press- eller formsprutningsprocess för att erhålla kompositen material.
Trycklös sintring
Den trycklösa sintringsprocessen av kiselkarbid kan delas upp i sintring i fast fas och sintring i flytande fas. De senaste åren har forskningen kringkiselkarbidkeramikhemma och utomlands har man främst fokuserat på sintring i vätskefas. Den keramiska beredningsprocessen är: kulmalning av blandat material–>spraygranulering–>torrpressning–>grönkroppsstelning–>vakuumsintring.
Trycklösa sintrade kiselkarbidprodukter
Tillsätt 96-99 delar ultrafint kiselkarbidpulver (50-500nm), 1-2 delar ultrafint pulver av borkarbid (50-500nm), 0,2-1 delar nano-titanborid (30-80nm), 10-20 delar vattenlösligt fenolharts och 0,1-0,5 delar högeffektiv dispergeringsmedel till kulkvarnen för kulmalning och blandning i 24 timmar, och häll den blandade slurryn i en blandningsfat för omrörning i 2 timmar för att avlägsna bubblor i slurryn.
Ovanstående blandning sprutas in i granuleringstornet, och granuleringspulvret med god partikelmorfologi, god fluiditet, snävt partikelfördelningsområde och måttlig fuktighet erhålls genom att kontrollera spraytrycket, luftinloppstemperaturen, luftutloppstemperaturen och sprayarkets partikelstorlek. Centrifugalfrekvensomvandlingen är 26-32, luftinloppstemperaturen är 250-280 ℃, luftutloppstemperaturen är 100-120 ℃ och slurryns inloppstryck är 40-60.
Ovanstående granuleringspulver placeras i en hårdmetallform för pressning för att erhålla en grön kropp. Pressmetoden är dubbelriktat tryck, och verktygsmaskinens trycktonnage är 150-200 ton.
Den pressade grönkroppen placeras i en torkugn för torkning och härdning för att erhålla en grönkropp med god grönkroppsstyrka.
Den ovan härdade gröna kroppen placeras i engrafitdegeloch arrangeras tätt och snyggt, och sedan placeras grafitdegeln med den gröna kroppen i en högtemperaturvakuumsintringsugn för bränning. Eldningstemperaturen är 2200-2250 ℃, och isoleringstiden är 1-2 timmar. Slutligen erhålls högpresterande trycklös sintrad kiselkarbidkeramik.
Fastfassintring
Den trycklösa sintringsprocessen av kiselkarbid kan delas upp i sintring i fast fas och sintring i flytande fas. Vätskefassintring kräver tillsats av sintringstillsatser, såsom Y2O3 binära och ternära tillsatser, för att göra SiC och dess kompositmaterial presentera vätskefassintring och uppnå förtätning vid en lägre temperatur. Beredningsmetoden för fastfas sintrad kiselkarbidkeramik inkluderar blandning av råmaterial, spraygranulering, formning och vakuumsintring. Den specifika produktionsprocessen är som följer:
70-90% av submikron α-kiselkarbid (200-500nm), 0,1-5% av borkarbid, 4-20% av harts och 5-20% av organiskt bindemedel placeras i en mixer och tillsätts med rent vatten för vått blandning. Efter 6-48 timmar passeras den blandade uppslamningen genom en 60-120 mesh sikt;
Den siktade uppslamningen spraygranuleras genom ett spraygranuleringstorn. Inloppstemperaturen för spraygranuleringstornet är 180-260 ℃, och utloppstemperaturen är 60-120 ℃; bulkdensiteten för det granulerade materialet är 0,85-0,92 g/cm3, fluiditeten är 8-11 s/30 g; det granulerade materialet siktas genom en 60-120 mesh sikt för senare användning;
Välj en form enligt den önskade produktformen, ladda det granulerade materialet i formhåligheten och utför formpressning vid rumstemperatur vid ett tryck på 50-200 MPa för att få en grön kropp; eller placera den gröna kroppen efter formpressning i en isostatisk pressanordning, utför isostatisk pressning vid ett tryck på 200-300 MPa och erhåll en grön kropp efter sekundär pressning;
Sätt den gröna kroppen förberedd i ovanstående steg i en vakuumsintringsugn för sintring, och den kvalificerade är den färdiga skottsäkra keramen av kiselkarbid; i ovanstående sintringsprocess, evakuera först sintringsugnen, och när vakuumgraden når 3-5×10-2 Efter Pa, leds den inerta gasen in i sintringsugnen till normalt tryck och värms sedan upp. Förhållandet mellan uppvärmningstemperatur och tid är: rumstemperatur till 800 ℃, 5-8 timmar, värmekonservering i 0,5-1 timme, från 800 ℃ till 2000-2300 ℃, 6-9 timmar, värmekonservering i 1 till 2 timmar, och kyldes sedan med ugnen och sjönk till rumstemperatur.
Mikrostruktur och korngräns av kiselkarbid sintrad vid normalt tryck
Kort sagt, keramik tillverkad genom varmpressning har bättre prestanda, men produktionskostnaden ökar också kraftigt; keramik framställd genom trycklös sintring har högre råmaterialkrav, hög sintringstemperatur, stora produktstorleksförändringar, komplex process och låg prestanda; Keramiska produkter framställda genom reaktionssintringsprocess har hög densitet, god anti-ballistisk prestanda och relativt låg beredningskostnad. Olika sintringsförberedande processer av kiselkarbidkeramik har sina egna fördelar och nackdelar, och tillämpningsscenarierna kommer också att vara olika. Det är den bästa policyn att välja rätt beredningsmetod för produkten och hitta en balans mellan låg kostnad och hög prestanda.
Posttid: 2024-okt-29