Reakcijsko sinterovanje
Reakcijsko sinterovanjesilicijum karbidna keramikaProizvodni proces uključuje keramičko sabijanje, sabijanje infiltracijom fluksa za sinterovanje, pripremu keramičkog proizvoda reakcijskim sinterovanjem, pripremu silicijum-karbidne drvene keramike i druge korake.
Mlaznica od silicijum karbida za reakcijsko sinterovanje
Prvo, 80-90% keramičkog praha (sastavljenog od jednog ili dva praha odprah silicijum karbidai prah bor karbida), 3-15% praha izvora ugljika (sastavljenog od jednog ili dva od crnog ugljika i fenolne smole) i 5-15% sredstva za oblikovanje (fenolna smola, polietilen glikol, hidroksimetil celuloza ili parafin) se ravnomjerno miješaju pomoću kugličnog mlina kako bi se dobio miješani prah, koji se suši raspršivanjem i granulira, a zatim presuje u kalup kako bi se dobio keramički kompakt različitih specifičnih oblika.
Drugo, 60-80% silicijumskog praha, 3-10% silicijum-karbidnog praha i 37-10% boron-nitridnog praha se ravnomjerno pomiješaju i presuju u kalup kako bi se dobio kompaktni materijal za infiltraciju fluksa za sinterovanje.
Keramički kompakt i sinterovani infiltracioni kompakt se zatim slažu zajedno, a temperatura se podiže na 1450-1750℃ u vakuumskoj peći sa stepenom vakuuma ne manjim od 5×10⁻¹ Pa radi sinterovanja i očuvanja toplote tokom 1-3 sata kako bi se dobio reakcijski sinterovani keramički proizvod. Ostaci infiltracionog materijala na površini sinterovane keramike uklanjaju se tapkanjem kako bi se dobila gusta keramička ploča, a originalni oblik kompakta se zadržava.
Konačno, usvaja se proces reakcijskog sinterovanja, tj. tečni silicijum ili silicijumska legura sa reaktivnošću na visokoj temperaturi infiltrira se u porozni keramički blank koji sadrži ugljik pod djelovanjem kapilarne sile i reaguje sa ugljikom u njemu, formirajući silicijum karbid, koji će se proširiti u volumenu, a preostale pore se pune elementarnim silicijumom. Porozni keramički blank može biti od čistog ugljika ili kompozitnog materijala od silicijum karbida/ugljika. Prvi se dobija katalitičkim stvrdnjavanjem i pirolizom organske smole, sredstva za stvaranje pora i rastvarača. Drugi se dobija pirolizom čestica silicijum karbida/kompozitnih materijala na bazi smole da bi se dobili kompozitni materijali od silicijum karbida/ugljika, ili korištenjem α-SiC i ugljičnog praha kao početnih materijala i korištenjem procesa presovanja ili brizganja da bi se dobio kompozitni materijal.
Sinterovanje bez pritiska
Proces sinterovanja silicijum karbida bez pritiska može se podijeliti na sinterovanje u čvrstoj fazi i sinterovanje u tečnoj fazi. Posljednjih godina, istraživanja osilicijum karbidna keramikau zemlji i inostranstvu se uglavnom fokusirao na sinterovanje u tečnoj fazi. Proces pripreme keramike je: mljevenje kugli mješovitog materijala -> granulacija raspršivanjem -> suho presovanje -> očvršćavanje sirovog tijela -> vakuumsko sinterovanje.
Proizvodi od sinterovanog silicijum karbida bez pritiska
U kuglični mlin dodati 96-99 dijelova ultrafinog praha silicijum karbida (50-500 nm), 1-2 dijela ultrafinog praha bor karbida (50-500 nm), 0,2-1 dio nano-titanijum borida (30-80 nm), 10-20 dijelova fenolne smole rastvorljive u vodi i 0,1-0,5 dijelova visokoefikasnog disperzanta za mljevenje i miješanje tokom 24 sata, a zatim staviti pomiješanu suspenziju u posudu za miješanje na miješanje tokom 2 sata kako bi se uklonili mjehurići u suspenziji.
Gornja smjesa se raspršuje u granulacijski toranj, a kontroliranjem pritiska prskanja, temperature ulaznog zraka, temperature izlaznog zraka i veličine čestica raspršenog sloja dobija se prašak za granulaciju s dobrom morfologijom čestica, dobrom fluidnošću, uskim rasponom distribucije čestica i umjerenom vlagom. Centrifugalna konverzija frekvencije je 26-32, temperatura ulaznog zraka je 250-280℃, temperatura izlaznog zraka je 100-120℃, a pritisak ulaznog mulja je 40-60.
Gore navedeni granulacijski prah se stavlja u kalup od cementiranog karbida za presovanje kako bi se dobio zeleni materijal. Metoda presovanja je dvosmjerni pritisak, a tonaža pritiska alatne mašine je 150-200 tona.
Presovani zeleni materijal se stavlja u sušionicu na sušenje i stvrdnjavanje kako bi se dobio zeleni materijal dobre čvrstoće.
Gore navedeno očvrsnuto zeleno tijelo se stavlja ugrafitni lončići složeni su blisko i uredno, a zatim se grafitni lončić sa zelenim tijelom stavlja u visokotemperaturnu vakuumsku peć za sinterovanje radi pečenja. Temperatura pečenja je 2200-2250℃, a vrijeme izolacije je 1-2 sata. Konačno, dobija se visokoperformansna sinterovana silicijum karbidna keramika bez pritiska.
Sinterovanje u čvrstoj fazi
Proces sinterovanja silicijum karbida bez pritiska može se podijeliti na sinterovanje u čvrstoj fazi i sinterovanje u tečnoj fazi. Sinterovanje u tečnoj fazi zahtijeva dodavanje aditiva za sinterovanje, kao što su binarni i ternarni aditivi Y2O3, kako bi se SiC i njegovi kompozitni materijali sinterovali u tečnoj fazi i postiglo zgušnjavanje na nižoj temperaturi. Metoda pripreme sinterovane silicijum karbidne keramike u čvrstoj fazi uključuje miješanje sirovina, granulaciju raspršivanjem, oblikovanje i vakuumsko sinterovanje. Specifičan proizvodni proces je sljedeći:
70-90% submikronskog α silicijum karbida (200-500nm), 0,1-5% bor karbida, 4-20% smole i 5-20% organskog veziva se stavlja u mikser i dodaje se čista voda za mokro miješanje. Nakon 6-48 sati, miješana suspenzija se propušta kroz sito od 60-120 mesh;
Prosijana suspenzija se granulira raspršivanjem kroz toranj za raspršivanje. Ulazna temperatura u toranj za raspršivanje je 180-260℃, a izlazna temperatura je 60-120℃; gustoća granuliranog materijala je 0,85-0,92 g/cm3, fluidnost je 8-11 s/30 g; granulirani materijal se prosijava kroz sito od 60-120 mesh za kasniju upotrebu;
Odaberite kalup prema željenom obliku proizvoda, ubacite granulirani materijal u šupljinu kalupa i izvršite kompresijsko oblikovanje na sobnoj temperaturi pod pritiskom od 50-200 MPa da biste dobili zeleno tijelo; ili stavite zeleno tijelo nakon kompresijskog oblikovanja u izostatički uređaj za presovanje, izvršite izostatičko presovanje pod pritiskom od 200-300 MPa i dobijete zeleno tijelo nakon sekundarnog presovanja;
Pripremljeni sirovi materijal se stavi u vakuumsku peć za sinterovanje radi sinterovanja, a kvalifikovani je gotova silikon-karbidna neprobojna keramika; u gore navedenom procesu sinterovanja, prvo se evakuiše peć za sinterovanje, a kada stepen vakuuma dostigne 3-5×10-2 Pa, inertni gas se uvodi u peć za sinterovanje do normalnog pritiska, a zatim se zagrijava. Odnos između temperature i vremena zagrijavanja je: od sobne temperature do 800℃, 5-8 sati, održavanje toplote 0,5-1 sat, od 800℃ do 2000-2300℃, 6-9 sati, održavanje toplote 1 do 2 sata, a zatim se hladi u peći i spušta na sobnu temperaturu.
Mikrostruktura i granica zrna silicijum karbida sinterovanog pri normalnom pritisku
Ukratko, keramika proizvedena postupkom vrućeg presovanja i sinterovanja ima bolje performanse, ali su i troškovi proizvodnje znatno povećani; keramika pripremljena sinterovanjem bez pritiska ima veće zahtjeve za sirovinama, visoku temperaturu sinterovanja, velike promjene veličine proizvoda, složen proces i niske performanse; keramički proizvodi proizvedeni postupkom reakcionog sinterovanja imaju visoku gustinu, dobre antibalističke performanse i relativno niske troškove pripreme. Različiti postupci pripreme sinterovanjem silicijum-karbidne keramike imaju svoje prednosti i nedostatke, a scenariji primjene će također biti različiti. Najbolja je politika odabrati pravu metodu pripreme prema proizvodu i pronaći ravnotežu između niske cijene i visokih performansi.
Vrijeme objave: 29. oktobar 2024.