Reaksiya sinterləşməsi
Reaksiya sinterləşməsisilikon karbid keramikaİstehsal prosesinə keramika sıxlaşdırması, sinterləmə flüs infiltrasiya agentinin sıxlaşdırılması, reaksiya sinterləmə keramika məhsulunun hazırlanması, silikon karbid ağac keramikasının hazırlanması və digər addımlar daxildir.
Reaksiya sinterləmə silikon karbid burun
Əvvəlcə, keramika tozunun 80-90%-i (bir və ya iki tozdan ibarətdir)silisium karbid tozuvə bor karbid tozu), 3-15% karbon mənbəyi tozu (bir və ya iki karbon qarası və fenol qətranından ibarətdir) və 5-15% qəlibləmə agenti (fenolik qətranı, polietilen qlikol, hidroksimetil sellüloza və ya parafin) top dəyirmanı istifadə edərək bərabər şəkildə qarışdırılaraq qarışıq toz əldə edilir, bu toz spreylə qurudulur və dənəvərləşdirilir, sonra isə müxtəlif spesifik formalara malik keramika kompaktı əldə etmək üçün qəlibə basılır.
İkincisi, 60-80% silikon tozu, 3-10% silikon karbid tozu və 37-10% bor nitrid tozu bərabər şəkildə qarışdırılır və sinterləşmə flüs infiltrasiya agenti kompaktı əldə etmək üçün qəlibdə preslənir.
Daha sonra keramika kompaktı və sinterlənmiş infiltrant kompaktı bir-birinə yığılır və reaksiya sinterlənmiş keramika məhsulu əldə etmək üçün 1-3 saat ərzində sinterləmə və istilik qorunması üçün 5×10-1 Pa-dan az olmayan vakuum dərəcəsi olan vakuum sobasında temperatur 1450-1750℃-ə qaldırılır. Sinterlənmiş keramikanın səthindəki infiltrant qalığı sıx bir keramika təbəqəsi əldə etmək üçün tıqqıltı ilə təmizlənir və kompaktın orijinal forması qorunur.
Nəhayət, reaksiya sinterləmə prosesi tətbiq olunur, yəni yüksək temperaturda reaksiya aktivliyinə malik maye silikon və ya silikon ərintisi kapilyar qüvvənin təsiri altında karbon ehtiva edən məsaməli keramika boşluğuna daxil olur və oradakı karbonla reaksiyaya girərək həcmdə genişlənən silikon karbid əmələ gətirir və qalan məsamələr elementar silikonla doldurulur. Məsaməli keramika boşluğu təmiz karbon və ya silikon karbid/karbon əsaslı kompozit material ola bilər. Birincisi, üzvi qətranın, məsamə əmələ gətirənin və həlledicinin katalitik şəkildə bərkiməsi və piroliz edilməsi ilə əldə edilir. İkincisi, silikon karbid/karbon əsaslı kompozit materiallar əldə etmək üçün silikon karbid hissəciklərinin/qatran əsaslı kompozit materialların piroliz edilməsi və ya başlanğıc material kimi α-SiC və karbon tozundan istifadə etməklə və kompozit material əldə etmək üçün presləmə və ya enjeksiyon qəlibləmə prosesindən istifadə etməklə əldə edilir.
Təzyiqsiz sinterləmə
Silisium karbidin təzyiqsiz sinterləmə prosesi bərk fazalı sinterləmə və maye fazalı sinterləmə kimi iki yerə bölünə bilər. Son illərdə aparılan tədqiqatlarsilikon karbid keramikasıHəm evdə, həm də xaricdə əsasən maye fazalı sinterləmə üzərində işlənib. Keramika hazırlama prosesi aşağıdakılardır: qarışıq material top frezeleme –> sprey qranulyasiya –> quru presləmə –> yaşıl gövdənin bərkidilməsi –> vakuum sinterləmə.
Təzyiqsiz sinterlənmiş silikon karbid məhsulları
24 saat ərzində top dəyirmanına 96-99 hissə silisium karbid ultra incə toz (50-500nm), 1-2 hissə bor karbid ultra incə toz (50-500nm), 0,2-1 hissə nano-titan borid (30-80nm), 10-20 hissə suda həll olan fenol qətranı və 0,1-0,5 hissə yüksək səmərəlilikli dispersant əlavə edin və qarışıq məhlulu məhlulda qabarcıqları təmizləmək üçün 2 saat qarışdırmaq üçün qarışdırıcı çəlləyə qoyun.
Yuxarıdakı qarışıq qranulyasiya qülləsinə püskürdülür və püskürtmə təzyiqini, hava giriş temperaturunu, hava çıxış temperaturunu və püskürtmə vərəqinin hissəcik ölçüsünü idarə etməklə yaxşı hissəcik morfologiyasına, yaxşı axıcılığa, dar hissəcik paylanma diapazonuna və orta nəmliyə malik qranulyasiya tozu əldə edilir. Mərkəzdənqaçma tezliyinin çevrilməsi 26-32, hava giriş temperaturu 250-280℃, hava çıxış temperaturu 100-120℃ və şlam giriş təzyiqi 40-60-dır.
Yuxarıda göstərilən qranulyasiya tozu, yaşıl gövdə əldə etmək üçün presləmə üçün sementləşdirilmiş karbid qəlibinə yerləşdirilir. Presləmə üsulu iki istiqamətli təzyiqdir və dəzgahın təzyiq tutumu 150-200 tondur.
Preslənmiş yaşıl gövdə yaxşı yaşıl gövdə möhkəmliyinə malik yaşıl gövdə əldə etmək üçün qurutma və bərkimə üçün qurutma sobasına yerləşdirilir.
Yuxarıda bərkidilmiş yaşıl gövdə a-ya yerləşdirilirqrafit çubuğuvə sıx və səliqəli şəkildə düzülür, sonra yaşıl gövdəli qrafit çuxuru yüksək temperaturlu vakuum sinterləmə sobasına qoyulur. Yandırma temperaturu 2200-2250℃, izolyasiya müddəti isə 1-2 saatdır. Nəhayət, yüksək performanslı təzyiqsiz sinterlənmiş silikon karbid keramika əldə edilir.
Bərk fazalı sinterləmə
Silisium karbidin təzyiqsiz sinterləmə prosesi bərk fazalı sinterləmə və maye fazalı sinterləmə kimi iki yerə bölünə bilər. Maye fazalı sinterləmə, SiC və onun kompozit materiallarının maye fazalı sinterləməni təmin etməsi və daha aşağı temperaturda sıxlaşmaya nail olması üçün Y2O3 ikili və üçlü əlavələr kimi sinterləmə əlavələrinin əlavə edilməsini tələb edir. Bərk fazalı sinterlənmiş silisium karbid keramikasının hazırlama üsuluna xammalın qarışdırılması, püskürtmə qranulyasiya, qəlibləmə və vakuum sinterləmə daxildir. Xüsusi istehsal prosesi aşağıdakı kimidir:
70-90% submikron α silikon karbid (200-500nm), 0,1-5% bor karbid, 4-20% qətran və 5-20% üzvi bağlayıcı qarışdırıcıya yerləşdirilir və yaş qarışdırma üçün təmiz su ilə əlavə olunur. 6-48 saatdan sonra qarışıq məhlul 60-120 gözlüklü ələkdən keçirilir;
Ələnmiş məhlul püskürtmə qranulyasiya qülləsi vasitəsilə püskürtmə yolu ilə dənəvərləşdirilir. Püskürtmə qranulyasiya qülləsinin giriş temperaturu 180-260℃, çıxış temperaturu isə 60-120℃-dir; dənəvərləşdirilmiş materialın kütlə sıxlığı 0,85-0,92 q/sm3, axıcılıq 8-11s/30 q-dır; dənəvərləşdirilmiş material sonrakı istifadə üçün 60-120 mesh ələkdən keçirilir;
İstədiyiniz məhsul formasına uyğun bir qəlib seçin, dənəvər materialı qəlib boşluğuna yükləyin və yaşıl gövdə əldə etmək üçün otaq temperaturunda 50-200MPa təzyiq altında sıxılma qəlibləməsini həyata keçirin; və ya sıxılma qəlibləməsindən sonra yaşıl gövdəni izostatik presləmə qurğusuna yerləşdirin, 200-300MPa təzyiq altında izostatik presləməni həyata keçirin və ikincil presləmədən sonra yaşıl gövdə əldə edin;
Yuxarıdakı addımlarda hazırlanmış yaşıl gövdəni sinterləmə üçün vakuum sinterləmə sobasına qoyun və uyğun olanı hazır silikon karbid güllə keçirməyən keramikadır; yuxarıdakı sinterləmə prosesində əvvəlcə sinterləmə sobasını boşaldın və vakuum dərəcəsi 3-5×10-2-yə çatdıqda, Pa-dan sonra inert qaz sinterləmə sobasına normal təzyiqə ötürülür və sonra qızdırılır. Qızdırma temperaturu ilə vaxt arasındakı əlaqə belədir: otaq temperaturu 800℃-ə qədər, 5-8 saat, istilik qorunması 0,5-1 saat, 800℃-dən 2000-2300℃-ə qədər, 6-9 saat, istilik qorunması 1-2 saat, sonra soba ilə soyudulur və otaq temperaturuna endirilir.
Normal təzyiqdə sinterlənmiş silikon karbidin mikrostrukturu və dənə sərhədi
Bir sözlə, isti presləmə sinterləmə prosesi ilə istehsal olunan keramika daha yaxşı performansa malikdir, lakin istehsal dəyəri də xeyli artır; təzyiqsiz sinterləmə ilə hazırlanan keramika daha yüksək xammal tələblərinə, yüksək sinterləmə temperaturuna, böyük məhsul ölçüsü dəyişikliklərinə, mürəkkəb prosesə və aşağı performansa malikdir; reaksiya sinterləmə prosesi ilə istehsal olunan keramika məhsulları yüksək sıxlığa, yaxşı anti-ballistik performansa və nisbətən aşağı hazırlama xərcinə malikdir. Silikon karbid keramikasının müxtəlif sinterləmə hazırlama proseslərinin öz üstünlükləri və çatışmazlıqları var və tətbiq ssenariləri də fərqli olacaq. Məhsula uyğun olaraq düzgün hazırlama metodunu seçmək və aşağı qiymətlə yüksək performans arasında tarazlıq tapmaq ən yaxşı siyasətdir.
Yazı vaxtı: 29 oktyabr 2024