Reaksie-sintering
Die reaksie sinteringsilikonkarbied keramiekDie produksieproses sluit in keramiekverdigting, sintervloeisinfiltrasiemiddelverdigting, reaksiesinterkeramiekprodukvoorbereiding, silikonkarbiedhoutkeramiekvoorbereiding en ander stappe.
Reaksie-sintering silikonkarbied spuitstuk
Eerstens, 80-90% keramiekpoeier (saamgestel uit een of twee poeiers vansilikonkarbiedpoeieren boorkarbiedpoeier), word 3-15% koolstofbronpoeier (saamgestel uit een of twee van koolstofswart en fenolhars) en 5-15% vormmiddel (fenolhars, poliëtileenglikol, hidroksimetielsellulose of paraffien) eweredig gemeng met behulp van 'n balmeul om 'n gemengde poeier te verkry, wat spuitgedroog en gegranuleer word, en dan in 'n vorm gepers word om 'n keramiekkompak met verskeie spesifieke vorms te verkry.
Tweedens word 60-80% silikonpoeier, 3-10% silikonkarbiedpoeier en 37-10% boornitriedpoeier eweredig gemeng en in 'n vorm gepers om 'n sintervloeimiddel-infiltrasiemiddelkompak te verkry.
Die keramiekkompak en die gesinterde infiltrantkompak word dan saamgestapel, en die temperatuur word verhoog tot 1450-1750 ℃ in 'n vakuumoond met 'n vakuumgraad van nie minder nie as 5 × 10-1 Pa vir sintering en hittebewaring vir 1-3 uur om 'n reaksiegesinterde keramiekproduk te verkry. Die infiltrantresidu op die oppervlak van die gesinterde keramiek word verwyder deur te tik om 'n digte keramiekplaat te verkry, en die oorspronklike vorm van die kompak word behou.
Laastens word die reaksiesinterproses aangeneem, dit wil sê, vloeibare silikon of silikonlegering met reaksieaktiwiteit by hoë temperatuur infiltreer in die poreuse keramiekblanko wat koolstof bevat onder die werking van kapillêre krag, en reageer met die koolstof daarin om silikonkarbied te vorm, wat in volume sal uitbrei, en die oorblywende porieë word gevul met elementêre silikon. Die poreuse keramiekblanko kan suiwer koolstof of silikonkarbied/koolstof-gebaseerde saamgestelde materiaal wees. Eersgenoemde word verkry deur katalitiese uitharding en pirolise van 'n organiese hars, 'n porievormer en 'n oplosmiddel. Laasgenoemde word verkry deur silikonkarbieddeeltjies/hars-gebaseerde saamgestelde materiale te pirolise om silikonkarbied/koolstof-gebaseerde saamgestelde materiale te verkry, of deur α-SiC en koolstofpoeier as uitgangsmateriaal te gebruik en 'n pers- of spuitgietproses te gebruik om die saamgestelde materiaal te verkry.
Druklose sintering
Die druklose sinterproses van silikonkarbied kan verdeel word in vastefase-sintering en vloeistoffase-sintering. In onlangse jare het die navorsing oorsilikonkarbied keramiektuis en in die buiteland het hoofsaaklik op vloeistoffase-sintering gefokus. Die keramiekvoorbereidingsproses is: gemengde materiaal-balmaal->spuitgranulering->droë persing->groenliggaamstolling->vakuumsintering.
Druklose gesinterde silikonkarbiedprodukte
Voeg 96-99 dele silikonkarbied ultrafyn poeier (50-500 nm), 1-2 dele boorkarbied ultrafyn poeier (50-500 nm), 0.2-1 deel nano-titaniumborid (30-80 nm), 10-20 dele wateroplosbare fenolhars, en 0.1-0.5 dele hoë-doeltreffendheid dispergeermiddel by die balmeul vir balmaal en meng vir 24 uur, en plaas die gemengde slurry in 'n mengvat vir roering vir 2 uur om borrels in die slurry te verwyder.
Die bogenoemde mengsel word in die granulasietoring gespuit, en die granulasiepoeier met goeie deeltjiemorfologie, goeie vloeibaarheid, nou deeltjieverspreidingsbereik en matige vog word verkry deur die spuitdruk, luginlaattemperatuur, luguitlaattemperatuur en spuitplaatdeeltjiegrootte te beheer. Die sentrifugale frekwensie-omskakeling is 26-32, die luginlaattemperatuur is 250-280 ℃, die luguitlaattemperatuur is 100-120 ℃, en die slurry-inlaatdruk is 40-60.
Die bogenoemde granulasiepoeier word in 'n gesementeerde karbiedvorm geplaas vir persing om 'n groen liggaam te verkry. Die persmetode is tweerigtingdruk, en die masjiengereedskapdruktonnage is 150-200 ton.
Die geperste groen liggaam word in 'n droogoond geplaas vir droogmaak en genesing om 'n groen liggaam met goeie groen liggaamsterkte te verkry.
Die bogenoemde geharde groen liggaam word in 'ngrafietkroesen noukeurig en netjies gerangskik, en dan word die grafietkroes met die groen liggaam in 'n hoëtemperatuur-vakuumsinteroond geplaas vir bak. Die baktemperatuur is 2200-2250 ℃, en die isolasietyd is 1-2 uur. Laastens word hoëprestasie-druklose gesinterde silikonkarbiedkeramiek verkry.
Vastefase-sintering
Die druklose sinterproses van silikonkarbied kan verdeel word in vastefase-sintering en vloeistoffase-sintering. Vloeistoffase-sintering vereis die byvoeging van sinterbymiddels, soos Y2O3 binêre en ternêre bymiddels, om SiC en sy saamgestelde materiale vloeistoffase-sintering te laat vertoon en verdigting by 'n laer temperatuur te bereik. Die voorbereidingsmetode van vastefase-gesinterde silikonkarbied-keramiek sluit in die vermenging van grondstowwe, spuitgranulering, gietwerk en vakuumsintering. Die spesifieke produksieproses is soos volg:
70-90% submikron α silikonkarbied (200-500 nm), 0.1-5% boorkarbied, 4-20% hars en 5-20% organiese bindmiddel word in 'n menger geplaas en met suiwer water bygevoeg vir nat meng. Na 6-48 uur word die gemengde slurry deur 'n 60-120 maas sif gegooi;
Die gesifte slurry word deur 'n spuitgranulasietoring gespuitgranuleer. Die inlaattemperatuur van die spuitgranulasietoring is 180-260 ℃, en die uitlaattemperatuur is 60-120 ℃; die massadigtheid van die gegranuleerde materiaal is 0.85-0.92 g/cm3, die vloeibaarheid is 8-11s/30g; die gegranuleerde materiaal word deur 'n 60-120 maas sif gesif vir latere gebruik;
Kies 'n vorm volgens die verlangde produkvorm, laai die gegranuleerde materiaal in die vormholte en voer kamertemperatuur-kompressievorming uit teen 'n druk van 50-200 MPa om 'n groen liggaam te verkry; of plaas die groen liggaam na kompressievorming in 'n isostatiese persapparaat, voer isostatiese persing uit teen 'n druk van 200-300 MPa, en verkry 'n groen liggaam na sekondêre persing;
Plaas die groen liggaam wat in die bogenoemde stappe voorberei is in 'n vakuum-sinteroond vir sintering, en die gekwalifiseerde een is die voltooide silikonkarbied koeëlvaste keramiek; in die bogenoemde sinterproses, word eers die sinteroond ontruim, en wanneer die vakuumgraad 3-5 × 10-2 Pa bereik, word die inerte gas in die sinteroond tot normale druk gelei en dan verhit. Die verhouding tussen verhittingstemperatuur en tyd is: kamertemperatuur tot 800 ℃, 5-8 uur, hittebehoud vir 0.5-1 uur, van 800 ℃ tot 2000-2300 ℃, 6-9 uur, hittebehoud vir 1 tot 2 uur, en dan afgekoel met die oond en tot kamertemperatuur laat daal.
Mikrostruktuur en korrelgrens van silikonkarbied gesinter by normale druk
Kortliks, keramiek wat deur die warmpers-sinterproses vervaardig word, het beter werkverrigting, maar die produksiekoste word ook aansienlik verhoog; keramiek wat deur druklose sintering voorberei word, het hoër grondstofvereistes, hoë sintertemperatuur, groot produkgrootteveranderinge, komplekse prosesse en lae werkverrigting; keramiekprodukte wat deur die reaksiesinterproses vervaardig word, het hoë digtheid, goeie anti-ballistiese werkverrigting en relatief lae voorbereidingskoste. Verskeie sintervoorbereidingsprosesse van silikonkarbiedkeramiek het hul eie voor- en nadele, en die toepassingscenario's sal ook verskil. Dit is die beste beleid om die regte voorbereidingsmetode volgens die produk te kies en 'n balans tussen lae koste en hoë werkverrigting te vind.
Plasingstyd: 29 Okt-2024