Reaktionssintring
Reaktionssintringensiliciumkarbid keramikProduktionsprocessen omfatter keramisk komprimering, komprimering med sintringsfluxinfiltrationsmiddel, reaktionssintring af keramiske produkter, fremstilling af siliciumcarbid-trækeramik og andre trin.
Reaktionssintringsdyse af siliciumcarbid
Først 80-90% keramisk pulver (sammensat af et eller to pulvere afsiliciumcarbidpulverog borcarbidpulver), 3-15 % kulstofkildepulver (sammensat af en eller to af carbon black og phenolharpiks) og 5-15 % støbemiddel (phenolharpiks, polyethylenglycol, hydroxymethylcellulose eller paraffin) blandes jævnt ved hjælp af en kuglemølle for at opnå et blandet pulver, som spraytørres og granuleres og derefter presses i en form for at opnå en keramisk kompakt masse med forskellige specifikke former.
Dernæst blandes 60-80% siliciumpulver, 3-10% siliciumcarbidpulver og 37-10% bornitridpulver jævnt og presses i en form for at opnå en kompakt masse af sintringsflussmiddel til infiltration.
Den keramiske kompakte masse og den sintrede infiltrantmasse stables derefter sammen, og temperaturen hæves til 1450-1750 ℃ i en vakuumovn med en vakuumgrad på ikke mindre end 5 × 10-1 Pa til sintring og varmebevaring i 1-3 timer for at opnå et reaktionssintret keramisk produkt. Infiltrantresterne på overfladen af den sintrede keramik fjernes ved at banke for at opnå en tæt keramisk plade, og den oprindelige form af kompakten bevares.
Endelig anvendes reaktionssintringsprocessen, dvs. flydende silicium eller siliciumlegering med reaktionsaktivitet ved høj temperatur infiltrerer det porøse keramiske emne, der indeholder kulstof, under påvirkning af kapillærkraft og reagerer med kulstoffet deri for at danne siliciumcarbid, som vil udvide sig i volumen, og de resterende porer fyldes med elementært silicium. Det porøse keramiske emne kan være rent kulstof eller siliciumcarbid/kulstofbaseret kompositmateriale. Førstnævnte opnås ved katalytisk hærdning og pyrolysering af en organisk harpiks, en poredanner og et opløsningsmiddel. Sidstnævnte opnås ved pyrolysering af siliciumcarbidpartikler/harpiksbaserede kompositmaterialer for at opnå siliciumcarbid/kulstofbaserede kompositmaterialer, eller ved at bruge α-SiC og kulstofpulver som udgangsmaterialer og ved at anvende en presnings- eller sprøjtestøbningsproces for at opnå kompositmaterialet.
Trykløs sintring
Den trykløse sintringsproces af siliciumcarbid kan opdeles i fastfasesintring og flydendefasesintring. I de senere år har forskningen isiliciumcarbid keramikhar i ind- og udland primært fokuseret på flydende fasesintring. Den keramiske fremstillingsproces er: kugleformaling af blandede materialer –> spraygranulering –> tørpresning –> grønlegemestørkning –> vakuumsintring.
Trykløse sintrede siliciumcarbidprodukter
Tilsæt 96-99 dele ultrafint siliciumcarbidpulver (50-500 nm), 1-2 dele ultrafint borcarbidpulver (50-500 nm), 0,2-1 del nanotitanborid (30-80 nm), 10-20 dele vandopløselig phenolharpiks og 0,1-0,5 dele højeffektivt dispergeringsmiddel til kuglemøllen til kugleformaling og blanding i 24 timer, og hæld den blandede opslæmning i en blandetønde til omrøring i 2 timer for at fjerne bobler i opslæmningen.
Ovenstående blanding sprøjtes ind i granuleringstårnet, og granuleringspulveret med god partikelmorfologi, god fluiditet, smalt partikelfordelingsområde og moderat fugtighed opnås ved at kontrollere sprøjtetrykket, luftindløbstemperaturen, luftudløbstemperaturen og sprøjtepladens partikelstørrelse. Centrifugalfrekvensomdannelsen er 26-32, luftindløbstemperaturen er 250-280 ℃, luftudløbstemperaturen er 100-120 ℃, og opslæmningens indløbstryk er 40-60.
Ovenstående granuleringspulver placeres i en hårdmetalform til presning for at opnå et råt legeme. Pressemetoden er tovejstryk, og maskinværktøjets tryktonnage er 150-200 tons.
Det pressede grønne legeme placeres i en tørreovn til tørring og hærdning for at opnå et grønt legeme med god grøn kropsstyrke.
Den ovennævnte hærdede grønne krop placeres i engrafitdigelog arrangeres tæt og pænt, og derefter placeres grafitdiglen med det grønne legeme i en højtemperatur vakuumsintringsovn til brænding. Brændetemperaturen er 2200-2250 ℃, og isoleringstiden er 1-2 timer. Endelig opnås højtydende trykfri sintret siliciumcarbidkeramik.
Fastfasesintring
Den trykløse sintringsproces for siliciumcarbid kan opdeles i fastfasesintring og flydendefasesintring. Flydendefasesintring kræver tilsætning af sintringsadditiver, såsom binære og ternære Y2O3-additiver, for at få SiC og dets kompositmaterialer til at fremstå som flydende sintring og opnå densificering ved en lavere temperatur. Fremstillingsmetoden for fastfasesintret siliciumcarbidkeramik omfatter blanding af råmaterialer, sprøjtegranulering, støbning og vakuumsintring. Den specifikke produktionsproces er som følger:
70-90% submikron α siliciumcarbid (200-500 nm), 0,1-5% borcarbid, 4-20% harpiks og 5-20% organisk bindemiddel placeres i en blander og tilsættes rent vand til vådblanding. Efter 6-48 timer føres den blandede opslæmning gennem en 60-120 mesh sigte;
Den sigtede opslæmning sprøjtegranuleres gennem et sprøjtegranuleringstårn. Indløbstemperaturen for sprøjtegranuleringstårnet er 180-260 ℃, og udløbstemperaturen er 60-120 ℃; bulkdensiteten af det granulerede materiale er 0,85-0,92 g/cm3, fluiditeten er 8-11s/30g; det granulerede materiale sigtes gennem en 60-120 mesh sigte til senere brug;
Vælg en form i henhold til den ønskede produktform, fyld det granulerede materiale i formhulrummet, og udfør kompressionsstøbning ved stuetemperatur ved et tryk på 50-200 MPa for at opnå et grønt legeme; eller placer det grønne legeme efter kompressionsstøbning i en isostatisk presseanordning, udfør isostatisk presning ved et tryk på 200-300 MPa, og opnå et grønt legeme efter sekundærpresning;
Placer det grønne legeme, der er forberedt i ovenstående trin, i en vakuumsintringsovn til sintring. Den kvalificerede type er den færdige siliciumcarbid-kuglesikre keramik. I ovenstående sintringsproces evakueres først sintringsovnen, og når vakuumgraden når 3-5 × 10-2 Pa, føres den inerte gas ind i sintringsovnen til normalt tryk og opvarmes derefter. Forholdet mellem opvarmningstemperatur og tid er: stuetemperatur til 800 ℃, 5-8 timer, varmebevaring i 0,5-1 time, fra 800 ℃ til 2000-2300 ℃, 6-9 timer, varmebevaring i 1 til 2 timer, og afkøles derefter med ovnen og sænkes til stuetemperatur.
Mikrostruktur og korngrænse af siliciumcarbid sintret ved normalt tryk
Kort sagt har keramik fremstillet ved varmpressningssintring bedre ydeevne, men produktionsomkostningerne er også betydeligt forhøjede; keramik fremstillet ved trykløs sintring har højere råmaterialekrav, høj sintringstemperatur, store ændringer i produktstørrelse, kompleks proces og lav ydeevne; keramiske produkter fremstillet ved reaktionssintring har høj densitet, god antiballistisk ydeevne og relativt lave forberedelsesomkostninger. Forskellige sintringsprocesser for siliciumcarbidkeramik har deres egne fordele og ulemper, og anvendelsesscenarierne vil også være forskellige. Det er den bedste politik at vælge den rigtige fremstillingsmetode i henhold til produktet og finde en balance mellem lave omkostninger og høj ydeevne.
Opslagstidspunkt: 29. oktober 2024