Рэакцыйнае спяканне
Рэакцыйнае спяканнекарбід крэмнію керамічныВытворчы працэс уключае ў сябе керамічнае ўшчыльненне, ушчыльненне інфільтрацыйным агентам для спякання, падрыхтоўку керамічнага прадукту рэакцыйным спяканнем, падрыхтоўку карбіду крэмнію з дрэва і іншыя этапы.
Сопла з карбіду крэмнію для рэакцыйнага спякання
Спачатку 80-90% керамічнага парашка (які складаецца з аднаго або двух парашкоўпарашок карбіду крэмніюі парашок карбіду бору), 3-15% парашка крыніцы вугляроду (які складаецца з аднаго або двух кампанентаў: сажы і фенольнай смалы) і 5-15% фармовачнага агента (фенольная смала, поліэтыленгліколь, гідраксіметылцэлюлоза або парафін) змешваюць раўнамерна з дапамогай шаровага млына для атрымання змяшанага парашка, які сушаць распыленнем і гранулююць, а затым прэсуюць у форму для атрымання керамічнага кампакта з рознымі спецыфічнымі формамі.
Па-другое, 60-80% парашка крэмнію, 3-10% парашка карбіду крэмнію і 37-10% парашка нітрыду бору змешваюць пароўну і прэсуюць у форму для атрымання кампактнага інфільтрацыйнага агента для спякання флюсу.
Затым керамічны прэсаваны загатоўка і спечаны інфільтравальны прэсаваны загатоўка складаюцца разам, і тэмпература павышаецца да 1450-1750℃ у вакуумнай печы са ступенню вакууму не менш за 5×10⁻¹ Па для спякання і вытрымкі цяпла на працягу 1-3 гадзін, каб атрымаць рэакцыйна спечаны керамічны прадукт. Рэшткі інфільтрата на паверхні спечанай керамікі выдаляюцца пастукваннем, каб атрымаць шчыльны керамічны ліст, і першапачатковая форма прэсаванага загатоўкі захоўваецца.
Нарэшце, выкарыстоўваецца працэс рэакцыйнага спякання, гэта значыць, вадкі крэмній або крэмніевы сплаў з рэакцыйнай актыўнасцю пры высокай тэмпературы пранікае ў сітаватую керамічную нарыхтоўку, якая змяшчае вуглярод, пад дзеяннем капілярнай сілы і рэагуе з вугляродам, які знаходзіцца ў ёй, з утварэннем карбіду крэмнію, які пашыраецца ў аб'ёме, а астатнія пары запаўняюцца элементарным крэмніем. Сітаватая керамічная нарыхтоўка можа быць выраблена з чыстага вугляроду або кампазітнага матэрыялу на аснове карбіду крэмнію/вугляроду. Першы атрымліваецца шляхам каталітычнага зацвярдзення і піролізу арганічнай смалы, пораўтваральніка і растваральніка. Другі атрымліваецца шляхам піролізу часціц карбіду крэмнію/кампазітных матэрыялаў на аснове смалы для атрымання кампазітных матэрыялаў на аснове карбіду крэмнію/вугляроду, або шляхам выкарыстання α-SiC і вугляроднага парашка ў якасці зыходных матэрыялаў і з дапамогай працэсу прэсавання або ліцця пад ціскам для атрымання кампазітнага матэрыялу.
Спяканне без ціску
Працэс спякання карбіду крэмнію без ціску можна падзяліць на цвёрдафазнае і вадкафазнае спяканне. У апошнія гады даследаванні па...карбідкрэмніевая керамікаУ краіне і за мяжой у асноўным сканцэнтравана на вадкафазным спяканні. Працэс падрыхтоўкі керамікі наступны: шарыкавы млын змешаных матэрыялаў → распыляльная грануляцыя → сухое прэсаванне → зацвярдзенне сырога цела → вакуумнае спяканне.
Вырабы з карбіду крэмнію, спечаныя без ціску
Дадайце 96-99 частак ультратонкага парашка карбіду крэмнію (50-500 нм), 1-2 часткі ультратонкага парашка карбіду бору (50-500 нм), 0,2-1 частку нанатытанавага борыду (30-80 нм), 10-20 частак водарастваральнай фенольнай смалы і 0,1-0,5 часткі высокаэфектыўнага дыспергатара ў шаровы млын для шаровага памолу і змешвання на працягу 24 гадзін, а затым змяшаную суспензію пакладзеце ў змяшальную ёмістасць для змешвання на працягу 2 гадзін, каб выдаліць бурбалкі з суспензіі.
Вышэйпаказаная сумесь распыляецца ў грануляцыйную вежу, і шляхам рэгулявання ціску распылення, тэмпературы паветра на ўваходзе, тэмпературы паветра на выхадзе і памеру часціц распыляльнай пласціны атрымліваецца грануляцыйны парашок з добрай марфалогіяй часціц, добрай цякучасцю, вузкім дыяпазонам размеркавання часціц і ўмеранай вільготнасцю. Частата цэнтрабежнага пераўтварэння складае 26-32, тэмпература паветра на ўваходзе 250-280℃, тэмпература паветра на выхадзе 100-120℃, а ціск на ўваходзе пульпы 40-60.
Вышэйзгаданы грануляваны парашок змяшчаюць у цвёрдасплаўную форму для прэсавання, каб атрымаць сырое цела. Спосаб прэсавання - двухбаковы ціск, а ціск станка складае 150-200 тон.
Прэсаваную сырую масу змяшчаюць у сушыльную печ для сушкі і зацвярдзення, каб атрымаць сырую масу з добрай трываласцю.
Вышэйпаказанае выціснутае зялёнае цела змяшчаецца ўграфітавы тыгельі акуратна і шчыльна размяшчаюцца, а затым графітавы тыгель з сырым корпусам змяшчаюць у высокатэмпературную вакуумную печ для спякання для абпалу. Тэмпература абпалу складае 2200-2250℃, а час ізаляцыі - 1-2 гадзіны. У выніку атрымліваюць высокапрадукцыйную спечаную без ціску карбідкрэмніевую кераміку.
Цвёрдафазнае спяканне
Працэс спякання карбіду крэмнію без ціску можна падзяліць на цвёрдафазнае і вадкафазнае спяканне. Вадкафазнае спяканне патрабуе дадання спякальных дабавак, такіх як бінарныя і трайныя дабаўкі Y2O3, каб SiC і яго кампазітныя матэрыялы спякаліся ў вадкай фазе і дасягалі ўшчыльнення пры больш нізкай тэмпературы. Спосаб атрымання цвёрдафазнай спечанай керамікі з карбіду крэмнію ўключае змешванне сыравіны, распыляльнае грануляванне, фармаванне і вакуумнае спяканне. Канкрэтны вытворчы працэс выглядае наступным чынам:
70-90% субмікроннага α-карбіду крэмнію (200-500 нм), 0,1-5% карбіду бору, 4-20% смалы і 5-20% арганічнага звязальнага рэчыва змяшчаюць у змяшальнік і дадаюць чыстую ваду для вільготнага змешвання. Праз 6-48 гадзін змяшаную суспензію прапускаюць праз сіта 60-120 меш;
Прасеяная суспензія гранулюецца распыленнем праз распыляльную грануляцыйную вежу. Тэмпература на ўваходзе ў распыляльную грануляцыйную вежу складае 180-260℃, а на выхадзе — 60-120℃; аб'ёмная шчыльнасць грануляванага матэрыялу складае 0,85-0,92 г/см3, цякучасць — 8-11 с/30 г; грануляваны матэрыял прасейваецца праз сіта 60-120 меш для наступнага выкарыстання;
Выберыце форму ў адпаведнасці з патрэбнай формай вырабу, загрузіце грануляваны матэрыял у паражніну формы і правядзіце прэсаванне пад ціскам пры пакаёвай тэмпературы пад ціскам 50-200 МПа для атрымання зялёнага цела; або змясціце зялёнае цела пасля прэсавання ў ізастатычную прэсавальную прыладу, правядзіце ізастатычнае прэсаванне пад ціскам 200-300 МПа і атрымайце зялёнае цела пасля другаснага прэсавання;
Падрыхтаванае вышэйзгаданым чынам сырое выраб змяшчаюць у вакуумную печ для спякання, і кваліфікаваным з'яўляецца гатовая куленепрабівальная кераміка з карбіду крэмнію. У вышэйзгаданым працэсе спякання спачатку вакуумуюць печ для спякання, і калі ступень вакууму дасягае 3-5×10-2 Па, інэртны газ падаюць у печ для спякання да нармальнага ціску, а затым награваюць. Суадносіны паміж тэмпературай і часам нагрэву наступныя: пры пакаёвай тэмпературы да 800℃ — 5-8 гадзін, вытрымка цяпла — 0,5-1 гадзіна, ад 800℃ да 2000-2300℃ — 6-9 гадзін, вытрымка цяпла — 1-2 гадзіны, затым астуджаюць у печы і апускаюць да пакаёвай тэмпературы.
Мікраструктура і мяжа зерняў карбіду крэмнію, спечанага пры нармальным ціску
Карацей кажучы, кераміка, вырабленая метадам гарачага прэсавання і спякання, мае лепшыя характарыстыкі, але пры гэтым значна павялічваецца сабекошт вытворчасці; кераміка, вырабленая метадам спякання без ціску, патрабуе больш высокіх матэрыялаў, мае высокую тэмпературу спякання, мае вялікія змены памераў вырабаў, складаны працэс і нізкую прадукцыйнасць; керамічныя вырабы, вырабленыя метадам рэакцыйнага спякання, маюць высокую шчыльнасць, добрую абарону ад балістычных удараў і адносна нізкі кошт падрыхтоўкі. Розныя працэсы спякання карбідкрэмніевай керамікі маюць свае перавагі і недахопы, а таксама розныя сцэнарыі прымянення. Лепш за ўсё выбраць правільны метад падрыхтоўкі ў залежнасці ад прадукту і знайсці баланс паміж нізкай коштам і высокай прадукцыйнасцю.
Час публікацыі: 29 кастрычніка 2024 г.