Η πυροσυσσωμάτωση με αντίδραση του καρβιδίου του πυριτίου είναι μια σημαντική μέθοδος για την παραγωγή κεραμικών υλικών υψηλής απόδοσης. Αυτή η μέθοδος χρησιμοποιεί θερμική επεξεργασία πηγών άνθρακα και πυριτίου σε υψηλές θερμοκρασίες για να τις κάνει να αντιδράσουν και να σχηματίσουν κεραμικά καρβιδίου του πυριτίου.
1. Προετοιμασία πρώτων υλών. Οι πρώτες ύλες του πυριτικού καρβιδίου που έχει υποστεί πυροσυσσωμάτωση με αντίδραση περιλαμβάνουν πηγή άνθρακα και πηγή πυριτίου. Η πηγή άνθρακα είναι συνήθως αιθάλη ή πολυμερές που περιέχει άνθρακα, ενώ η πηγή πυριτίου είναι κονιοποιημένο πυρίτιο. Αυτές οι πρώτες ύλες πρέπει να συνθλίβονται, να κοσκινίζονται και να αναμειγνύονται για να εξασφαλίζεται ομοιόμορφο μέγεθος σωματιδίων, ελέγχοντας παράλληλα τη χημική τους σύνθεση, προκειμένου να ληφθούν κεραμικά καρβιδίου του πυριτίου υψηλής ποιότητας κατά τη θερμική επεξεργασία.
2. Διαμόρφωση. Τοποθετήστε τις αναμεμειγμένες πρώτες ύλες στο καλούπι χύτευσης για χύτευση. Υπάρχουν πολλά είδη μεθόδων χύτευσης, οι οποίες χρησιμοποιούνται συνήθως ως χύτευση με πίεση και χύτευση με έγχυση. Η χύτευση με πίεση είναι η συμπίεση της σκόνης πρώτης ύλης υπό πίεση για να σχηματιστεί, ενώ η χύτευση με έγχυση είναι η πρώτη ύλη που αναμειγνύεται με μια κόλλα και ψεκάζεται στο καλούπι μέσω σύριγγας για να σχηματιστεί. Μετά τη διαμόρφωση, είναι απαραίτητο να πραγματοποιηθεί επεξεργασία αφαίρεσης του καλουπιού για να αφαιρεθεί το κεραμικό τεμάχιο από το καλούπι.
3. Θερμική επεξεργασία. Το σχηματισμένο κεραμικό σώμα τοποθετείται στον κλίβανο θερμικής επεξεργασίας για σύντηξη. Η διαδικασία σύντηξης χωρίζεται σε δύο στάδια: στάδιο ενανθράκωσης και στάδιο σύντηξης. Στο στάδιο ενανθράκωσης, το κεραμικό σώμα θερμαίνεται σε υψηλή θερμοκρασία (συνήθως πάνω από 1600 °C) υπό αδρανή ατμόσφαιρα και η πηγή άνθρακα αντιδρά με την πηγή πυριτίου για να παράγει καρβίδιο του πυριτίου. Στο στάδιο σύντηξης, η θερμοκρασία αυξάνεται σε υψηλότερη θερμοκρασία (συνήθως πάνω από 1900 °C), γεγονός που προκαλεί ανακρυστάλλωση και συμπύκνωση μεταξύ των σωματιδίων καρβιδίου του πυριτίου. Με αυτόν τον τρόπο, η πυκνότητα του σώματος καρβιδίου του πυριτίου βελτιώνεται περαιτέρω, ενώ η σκληρότητα και η αντοχή στη φθορά βελτιώνονται επίσης σημαντικά.
4. Φινίρισμα. Το πυροσυσσωματωμένο κεραμικό σώμα πρέπει να υποστεί φινίρισμα για να αποκτήσει το επιθυμητό σχήμα και μέγεθος. Οι μέθοδοι φινιρίσματος περιλαμβάνουν λείανση, κοπή, διάτρηση κ.λπ. Λόγω της εξαιρετικά υψηλής σκληρότητας του υλικού καρβιδίου του πυριτίου, είναι δύσκολο να φινιριστεί, απαιτώντας τη χρήση εργαλείων λείανσης υψηλής ακρίβειας και εξοπλισμού επεξεργασίας.
Συνοπτικά, η διαδικασία παραγωγής πυριτικού καρβιδίου με πυρίτιο που έχει υποστεί πυροσυσσωμάτωση με αντίδραση περιλαμβάνει την προετοιμασία των πρώτων υλών, τη χύτευση, τη θερμική επεξεργασία και το φινίρισμα. Μεταξύ αυτών, το βασικό βήμα είναι η θερμική επεξεργασία, ο έλεγχος της οποίας είναι κρίσιμος για την απόκτηση υλικών καρβιδίου του πυριτίου υψηλής ποιότητας. Είναι απαραίτητο να ελέγχεται η θερμοκρασία, η ατμόσφαιρα, ο χρόνος διατήρησης και άλλοι παράγοντες της θερμικής επεξεργασίας για να διασφαλιστεί ότι η αντίδραση είναι επαρκής, η κρυστάλλωση είναι πλήρης και η πυκνότητα είναι υψηλή.
Το πλεονέκτημα της διαδικασίας παραγωγής καρβιδίου του πυριτίου με πυροσυσσωμάτωση με αντίδραση είναι ότι μπορούν να παρασκευαστούν κεραμικά υλικά με υψηλή σκληρότητα, υψηλή αντοχή, υψηλή αντοχή στη φθορά και σταθερότητα σε υψηλές θερμοκρασίες. Αυτό το υλικό όχι μόνο έχει εξαιρετικές μηχανικές ιδιότητες, αλλά έχει επίσης εξαιρετική αντοχή στη διάβρωση και ιδιότητες σε υψηλές θερμοκρασίες. Τα υλικά καρβιδίου του πυριτίου μπορούν να χρησιμοποιηθούν για την κατασκευή διαφόρων μηχανικών εξαρτημάτων, μηχανικών σφραγίδων, συσκευών θερμικής επεξεργασίας, κεραμικών κλιβάνων και ούτω καθεξής. Ταυτόχρονα, τα υλικά καρβιδίου του πυριτίου μπορούν επίσης να χρησιμοποιηθούν σε ημιαγωγούς, ηλιακή ενέργεια, μαγνητικά υλικά και άλλους τομείς.
Εν ολίγοις, η πυροσυσσωμάτωση με αντίδραση καρβιδίου του πυριτίου είναι μια σημαντική μέθοδος για την παρασκευή κεραμικών υλικών υψηλής απόδοσης. Η διαδικασία παραγωγής απαιτεί λεπτό έλεγχο κάθε κρίκου για την απόκτηση υλικών καρβιδίου του πυριτίου υψηλής ποιότητας. Τα υλικά καρβιδίου του πυριτίου που έχουν υποστεί πυροσυσσωμάτωση με αντίδραση έχουν εξαιρετικές μηχανικές ιδιότητες, αντοχή στη διάβρωση και ιδιότητες υψηλής θερμοκρασίας, και έχουν ευρείες προοπτικές εφαρμογής σε διάφορους βιομηχανικούς και επιστημονικούς τομείς.
Ώρα δημοσίευσης: 21 Ιουλίου 2023