Reaksiyon sinterleme
Reaksiyon sinterlemesisilisyum karbür seramiküretim süreci seramik sıkıştırmayı, sinterleme akı infiltrasyon maddesinin sıkıştırılmasını, reaksiyon sinterleme seramik ürününün hazırlanmasını, silisyum karbür ahşap seramik hazırlanmasını ve diğer adımları içerir.
Reaksiyon sinterleme silisyum karbür nozulu
İlk olarak %80-90 oranında seramik tozu (bir veya iki seramik tozundan oluşur)silisyum karbür tozuve bor karbür tozu), %3-15 karbon kaynağı tozu (bir veya iki karbon siyahı ve fenolik reçineden oluşur) ve %5-15 kalıplama maddesi (fenolik reçine, polietilen glikol, hidroksimetil selüloz veya parafin) eşit şekilde karıştırılır. püskürtmeyle kurutulan ve granüle edilen ve daha sonra çeşitli spesifik şekillere sahip bir seramik kompakt elde etmek üzere bir kalıpta preslenen karışık bir tozun elde edilmesi için bir bilyalı değirmenin kullanılması.
İkinci olarak, %60-80 silikon tozu, %3-10 silikon karbür tozu ve %37-10 bor nitrür tozu eşit şekilde karıştırılır ve bir sinterleme akı infiltrasyon maddesi kompaktı elde etmek üzere bir kalıpta preslenir.
Seramik kompakt ve sinterlenmiş sızıntı kompaktı daha sonra birlikte istiflenir ve sıcaklık, sinterleme ve 1-3 süre ısı koruması için 5 × 10-1 Pa'dan az olmayan bir vakum derecesine sahip bir vakum fırınında 1450-1750 ° C'ye yükseltilir. Reaksiyonla sinterlenmiş bir seramik ürün elde etmek için saatler. Sinterlenmiş seramiğin yüzeyindeki sızıntı kalıntısı, yoğun bir seramik tabaka elde etmek için hafifçe vurularak çıkarılır ve kompaktın orijinal şekli korunur.
Son olarak, reaksiyon sinterleme prosesi benimsenir; yani, yüksek sıcaklıkta reaksiyon aktivitesine sahip sıvı silikon veya silikon alaşımı, kılcal kuvvetin etkisi altında karbon içeren gözenekli seramik ham malzemeye sızar ve buradaki karbonla reaksiyona girerek silikon karbür oluşturur; hacim olarak genişleyecek ve kalan gözenekler elementel silikonla doldurulacaktır. Gözenekli seramik iş parçası saf karbon veya silisyum karbür/karbon bazlı kompozit malzeme olabilir. İlki, bir organik reçinenin, bir gözenek oluşturucunun ve bir çözücünün katalitik olarak sertleştirilmesi ve pirolize edilmesiyle elde edilir. İkincisi, silikon karbür parçacıklarının/reçine bazlı kompozit malzemelerin pirolize edilerek silikon karbür/karbon bazlı kompozit malzemeler elde edilmesiyle veya başlangıç malzemeleri olarak a-SiC ve karbon tozunun kullanılması ve kompozitin elde edilmesi için bir presleme veya enjeksiyonlu kalıplama işleminin kullanılmasıyla elde edilir. malzeme.
Basınçsız sinterleme
Silisyum karbürün basınçsız sinterleme işlemi, katı faz sinterlemesi ve sıvı faz sinterlemesi olarak ikiye ayrılabilir. Son yıllarda bu konuda yapılan araştırmalarsilisyum karbür seramikleryurtiçinde ve yurtdışında ağırlıklı olarak sıvı faz sinterlemeye odaklanmıştır. Seramik hazırlama prosesi şu şekildedir: karışık malzeme bilyeli öğütme->sprey granülasyon->kuru presleme->yeşil gövde katılaştırma->vakum sinterleme.
Basınçsız sinterlenmiş silisyum karbür ürünler
96-99 kısım silisyum karbür ultra ince toz (50-500 nm), 1-2 kısım bor karbür ultra ince toz (50-500 nm), 0,2-1 kısım nano-titanyum borür (30-80 nm), 10-20 kısım ekleyin suda çözünür fenolik reçine ve 0,1-0,5 parça yüksek verimli dağıtıcının bilyalı değirmene gönderilmesi 24 saat öğütme ve karıştırma ve karışık bulamacı, bulamaçtaki kabarcıkları çıkarmak için 2 saat karıştırmak üzere bir karıştırma variline koyun.
Yukarıdaki karışım granülasyon kulesine püskürtülür ve iyi parçacık morfolojisine, iyi akışkanlığa, dar parçacık dağılım aralığına ve orta neme sahip granülasyon tozu, püskürtme basıncının, hava giriş sıcaklığının, hava çıkış sıcaklığının ve sprey tabakası parçacık boyutunun kontrol edilmesiyle elde edilir. Santrifüj frekansı dönüşümü 26-32, hava giriş sıcaklığı 250-280°C, hava çıkış sıcaklığı 100-120°C ve bulamaç giriş basıncı 40-60'tır.
Yukarıdaki granülasyon tozu, yeşil bir gövde elde etmek üzere preslenmek üzere semente karbür bir kalıba yerleştirilir. Presleme yöntemi çift yönlü basınçtır ve takım tezgahı basınç tonajı 150-200 tondur.
Preslenmiş yeşil gövde, iyi bir yeşil gövde mukavemetine sahip bir yeşil gövde elde etmek üzere kurutma ve sertleştirme için bir kurutma fırınına yerleştirilir.
Yukarıda kürlenmiş yeşil gövde birgrafit potayakın ve düzgün bir şekilde düzenlenir ve daha sonra yeşil gövdeli grafit pota, ateşleme için yüksek sıcaklıkta bir vakumlu sinterleme fırınına yerleştirilir. Ateşleme sıcaklığı 2200-2250°C'dir ve yalıtım süresi 1-2 saattir. Son olarak yüksek performanslı basınçsız sinterlenmiş silisyum karbür seramikler elde edilir.
Katı faz sinterleme
Silisyum karbürün basınçsız sinterleme işlemi, katı faz sinterlemesi ve sıvı faz sinterlemesi olarak ikiye ayrılabilir. Sıvı faz sinterleme, SiC ve kompozit malzemelerinin sıvı faz sinterlemesini sunmasını ve daha düşük bir sıcaklıkta yoğunlaşmayı başarmasını sağlamak için Y2O3 ikili ve üçlü katkı maddeleri gibi sinterleme katkı maddelerinin eklenmesini gerektirir. Katı faz sinterlenmiş silisyum karbür seramiklerin hazırlanma yöntemi, hammaddelerin karıştırılmasını, sprey granülasyonunu, kalıplamayı ve vakumlu sinterlemeyi içerir. Spesifik üretim süreci aşağıdaki gibidir:
%70-90 mikron altı α silisyum karbür (200-500nm), %0,1-5 bor karbür, %4-20 reçine ve %5-20 organik bağlayıcı bir karıştırıcıya yerleştirilir ve ıslak olarak saf su ile eklenir. karıştırma. 6-48 saat sonra, karışık bulamaç 60-120 gözenekli bir elekten geçirilir;
Elenen bulamaç, bir sprey granülasyon kulesi aracılığıyla sprey granüle edilir. Püskürtme granülasyon kulesinin giriş sıcaklığı 180-260°C ve çıkış sıcaklığı 60-120°C'dir; granüle malzemenin yığın yoğunluğu 0,85-0,92g/cm3, akışkanlığı 8-11s/30g'dır; granüle edilmiş malzeme daha sonra kullanılmak üzere 60-120 gözenekli bir elekten elenir;
İstenilen ürün şekline göre bir kalıp seçin, granül malzemeyi kalıp boşluğuna yükleyin ve yeşil bir gövde elde etmek için 50-200MPa basınçta oda sıcaklığında sıkıştırmalı kalıplama yapın; veya yeşil gövdeyi sıkıştırmalı kalıplamadan sonra izostatik bir presleme cihazına yerleştirin, 200-300MPa basınçta izostatik presleme yapın ve ikincil preslemeden sonra yeşil bir gövde elde edin;
Yukarıdaki adımlarda hazırlanan yeşil gövdeyi sinterleme için bir vakumlu sinterleme fırınına koyun; nitelikli olanı bitmiş silisyum karbür kurşun geçirmez seramiktir; Yukarıdaki sinterleme işleminde, önce sinterleme fırını boşaltılır ve vakum derecesi 3-5x10-2 Pa'ya ulaştığında, inert gaz sinterleme fırınına normal basınca geçirilir ve daha sonra ısıtılır. Isıtma sıcaklığı ile zaman arasındaki ilişki şu şekildedir: oda sıcaklığı 800°C'ye kadar, 5-8 saat, ısı koruması 0,5-1 saat, 800°C'den 2000-2300°C'ye, 6-9 saat, ısı koruması 1 ila 2 saat, Daha sonra fırın ile soğutularak oda sıcaklığına düşürüldü.
Normal basınçta sinterlenmiş silisyum karbürün mikro yapısı ve tane sınırı
Kısacası sıcak presleme sinterleme işlemiyle üretilen seramikler daha iyi performansa sahip olmakla birlikte üretim maliyeti de büyük ölçüde artmaktadır; basınçsız sinterlemeyle hazırlanan seramikler daha yüksek hammadde gereksinimlerine, yüksek sinterleme sıcaklığına, büyük ürün boyutu değişikliklerine, karmaşık prosese ve düşük performansa sahiptir; Reaksiyon sinterleme işlemiyle üretilen seramik ürünler yüksek yoğunluğa, iyi anti-balistik performansa ve nispeten düşük hazırlama maliyetine sahiptir. Silisyum karbür seramiklerin çeşitli sinterleme hazırlama işlemlerinin kendi avantajları ve dezavantajları vardır ve uygulama senaryoları da farklı olacaktır. Ürüne göre doğru hazırlama yöntemini seçmek ve düşük maliyet ile yüksek performans arasında denge kurmak en iyi politikadır.
Gönderim zamanı: 29 Ekim 2024