Διαδικασία παρασκευής κεραμικών από καρβίδιο του πυριτίου με αντίδραση πυροσυσσωμάτωσης και πυροσυσσωμάτωσης χωρίς πίεση

πυροσυσσωμάτωση αντίδρασης

Η αντίδραση πυροσυσσωμάτωσηςκεραμικό καρβιδίου του πυριτίουΗ διαδικασία παραγωγής περιλαμβάνει συμπύκνωση κεραμικών, συμπύκνωση με παράγοντα διήθησης ροής πυροσυσσωμάτωσης, παρασκευή κεραμικών προϊόντων με αντίδραση πυροσυσσωμάτωσης, παρασκευή κεραμικών ξύλου από καρβίδιο του πυριτίου και άλλα βήματα.

Ακροφύσιο καρβιδίου του πυριτίου με πυροσυσσωμάτωση αντίδρασης

Πρώτον, το 80-90% της κεραμικής σκόνης (που αποτελείται από μία ή δύο σκόνεςσκόνη καρβιδίου του πυριτίουκαι σκόνη καρβιδίου του βορίου), 3-15% σκόνη πηγής άνθρακα (αποτελούμενη από ένα ή δύο αιθάλη και φαινολική ρητίνη) και 5-15% παράγοντα χύτευσης (φαινολική ρητίνη, πολυαιθυλενογλυκόλη, υδροξυμεθυλοκυτταρίνη ή παραφίνη) αναμειγνύονται ομοιόμορφα χρησιμοποιώντας έναν σφαιρόμυλο για να ληφθεί μια μικτή σκόνη, η οποία ξηραίνεται με ψεκασμό και κοκκοποιείται και στη συνέχεια πιέζεται σε ένα καλούπι για να ληφθεί ένα κεραμικό συμπαγές με διάφορα ειδικά σχήματα.
Δεύτερον, σκόνη πυριτίου 60-80%, σκόνη καρβιδίου του πυριτίου 3-10% και σκόνη νιτριδίου του βορίου 37-10% αναμειγνύονται ομοιόμορφα και πιέζονται σε ένα καλούπι για να ληφθεί ένα συμπαγές μέσο διήθησης ροής πυροσυσσωμάτωσης.
Το κεραμικό συμπαγές και το συμπυκνωμένο διηθητικό συμπαγές στοιβάζονται στη συνέχεια μαζί και η θερμοκρασία αυξάνεται στους 1450-1750℃ σε κλίβανο κενού με βαθμό κενού όχι μικρότερο από 5×10-1 Pa για πυροσυσσωμάτωση και διατήρηση θερμότητας για 1-3 ώρες για να ληφθεί ένα κεραμικό προϊόν πυροσυσσωμάτωσης αντίδρασης. Τα υπολείμματα διείσδυσης στην επιφάνεια του συμπυκνωμένου κεραμικού αφαιρούνται με κρούση για να ληφθεί ένα πυκνό κεραμικό φύλλο και διατηρείται το αρχικό σχήμα του συμπαγούς.
Τέλος, υιοθετείται η διαδικασία πυροσυσσωμάτωσης αντίδρασης, δηλαδή υγρό πυρίτιο ή κράμα πυριτίου με αντιδραστική δράση σε υψηλή θερμοκρασία διεισδύει στο πορώδες κεραμικό κενό που περιέχει άνθρακα υπό την επίδραση τριχοειδούς δύναμης και αντιδρά με τον άνθρακα που υπάρχει σε αυτό για να σχηματίσει καρβίδιο του πυριτίου, το οποίο θα διασταλεί σε όγκο, και οι υπόλοιποι πόροι γεμίζονται με στοιχειακό πυρίτιο. Το πορώδες κεραμικό κενό μπορεί να είναι καθαρός άνθρακας ή σύνθετο υλικό με βάση το καρβίδιο του πυριτίου/άνθρακα. Το πρώτο λαμβάνεται με καταλυτική σκλήρυνση και πυρόλυση μιας οργανικής ρητίνης, ενός παράγοντα σχηματισμού πόρων και ενός διαλύτη. Το δεύτερο λαμβάνεται με πυρόλυση σωματιδίων καρβιδίου του πυριτίου/σύνθετων υλικών με βάση τη ρητίνη για την απόκτηση σύνθετων υλικών με βάση το καρβίδιο του πυριτίου/άνθρακα ή με χρήση α-SiC και σκόνης άνθρακα ως πρώτων υλών και χρησιμοποιώντας μια διαδικασία συμπίεσης ή χύτευσης με έγχυση για την απόκτηση του σύνθετου υλικού.

Πυροσυσσωμάτωση χωρίς πίεση

Η διαδικασία σύντηξης χωρίς πίεση του καρβιδίου του πυριτίου μπορεί να χωριστεί σε σύντηξη στερεάς φάσης και σύντηξη υγρής φάσης. Τα τελευταία χρόνια, η έρευνα γιακεραμικά καρβιδίου του πυριτίουστο εσωτερικό και στο εξωτερικό έχει επικεντρωθεί κυρίως στην υγρή φάση της πυροσυσσωμάτωσης. Η διαδικασία παρασκευής κεραμικών είναι: άλεση με σφαιρίδια μικτού υλικού -> κοκκοποίηση ψεκασμού -> ξηρή συμπίεση -> στερεοποίηση πράσινου σώματος -> πυροσυσσωμάτωση κενού.

Προϊόντα από πυριτικό καρβίδιο χωρίς πίεση

Προσθέστε 96-99 μέρη εξαιρετικά λεπτής σκόνης καρβιδίου του πυριτίου (50-500nm), 1-2 μέρη εξαιρετικά λεπτής σκόνης καρβιδίου του βορίου (50-500nm), 0,2-1 μέρη βοριδίου νανοτιτανίου (30-80nm), 10-20 μέρη υδατοδιαλυτής φαινολικής ρητίνης και 0,1-0,5 μέρη διασπορέα υψηλής απόδοσης στον μύλο σφαιρών για άλεση με σφαιρίδια και ανάμειξη για 24 ώρες και τοποθετήστε το μικτό πολτό σε ένα βαρέλι ανάμειξης για ανάδευση για 2 ώρες για να αφαιρέσετε τις φυσαλίδες στον πολτό.
Το παραπάνω μείγμα ψεκάζεται στον πύργο κοκκοποίησης και η σκόνη κοκκοποίησης με καλή μορφολογία σωματιδίων, καλή ρευστότητα, στενό εύρος κατανομής σωματιδίων και μέτρια υγρασία επιτυγχάνεται ελέγχοντας την πίεση ψεκασμού, τη θερμοκρασία εισόδου αέρα, τη θερμοκρασία εξόδου αέρα και το μέγεθος των σωματιδίων του φύλλου ψεκασμού. Η μετατροπή φυγοκεντρικής συχνότητας είναι 26-32°C, η θερμοκρασία εισόδου αέρα είναι 250-280°C, η θερμοκρασία εξόδου αέρα είναι 100-120°C και η πίεση εισόδου του πολτού είναι 40-60°C.
Η παραπάνω σκόνη κοκκοποίησης τοποθετείται σε καλούπι από τσιμεντωμένο καρβίδιο για συμπίεση, ώστε να ληφθεί ένα πράσινο σώμα. Η μέθοδος συμπίεσης είναι αμφίδρομη πίεση και η χωρητικότητα πίεσης της εργαλειομηχανής είναι 150-200 τόνοι.
Το πιεσμένο πράσινο σώμα τοποθετείται σε φούρνο ξήρανσης για ξήρανση και σκλήρυνση, ώστε να ληφθεί ένα πράσινο σώμα με καλή αντοχή στο πράσινο σώμα.
Το παραπάνω σκληρυμένο πράσινο σώμα τοποθετείται σε έναχωνευτήριο γραφίτηκαι τοποθετούνται στενά και τακτοποιημένα, και στη συνέχεια το χωνευτήριο γραφίτη με το πράσινο σώμα τοποθετείται σε κλίβανο υψηλής θερμοκρασίας κενού για ψήσιμο. Η θερμοκρασία ψησίματος είναι 2200-2250℃ και ο χρόνος μόνωσης είναι 1-2 ώρες. Τέλος, λαμβάνονται υψηλής απόδοσης κεραμικά από πυριτικό καρβίδιο χωρίς πίεση.

Στερεάς φάσης πυροσυσσωμάτωση

Η διαδικασία σύντηξης χωρίς πίεση του καρβιδίου του πυριτίου μπορεί να χωριστεί σε σύντηξη στερεάς φάσης και σύντηξη υγρής φάσης. Η σύντηξη υγρής φάσης απαιτεί την προσθήκη προσθέτων σύντηξης, όπως δυαδικά και τριαδικά πρόσθετα Y2O3, για να καταστεί το SiC και τα σύνθετα υλικά του να παρουσιάζουν σύντηξη υγρής φάσης και να επιτυγχάνουν συμπύκνωση σε χαμηλότερη θερμοκρασία. Η μέθοδος παρασκευής κεραμικών από συντηγμένο καρβίδιο του πυριτίου στερεάς φάσης περιλαμβάνει ανάμειξη πρώτων υλών, κοκκοποίηση ψεκασμού, χύτευση και σύντηξη κενού. Η συγκεκριμένη διαδικασία παραγωγής έχει ως εξής:
70-90% υπομικρομετρικού α καρβιδίου του πυριτίου (200-500nm), 0,1-5% καρβιδίου του βορίου, 4-20% ρητίνης και 5-20% οργανικού συνδετικού υλικού τοποθετούνται σε αναμικτήρα και προστίθενται καθαρό νερό για υγρή ανάμειξη. Μετά από 6-48 ώρες, το αναμεμειγμένο πολτό διέρχεται από κόσκινο 60-120 mesh.
Ο κοσκινισμένος πολτός κοκκοποιείται με ψεκασμό μέσω πύργου κοκκοποίησης ψεκασμού. Η θερμοκρασία εισόδου του πύργου κοκκοποίησης ψεκασμού είναι 180-260℃ και η θερμοκρασία εξόδου είναι 60-120℃. Η πυκνότητα του κοκκοποιημένου υλικού είναι 0,85-0,92g/cm3, η ρευστότητα είναι 8-11s/30g. Το κοκκοποιημένο υλικό κοσκινίζεται μέσω κόσκινου 60-120 mesh για μελλοντική χρήση.
Επιλέξτε ένα καλούπι σύμφωνα με το επιθυμητό σχήμα προϊόντος, τοποθετήστε το κοκκοποιημένο υλικό στην κοιλότητα του καλουπιού και εκτελέστε χύτευση με συμπίεση σε θερμοκρασία δωματίου σε πίεση 50-200MPa για να αποκτήσετε ένα πράσινο σώμα ή τοποθετήστε το πράσινο σώμα μετά τη χύτευση με συμπίεση σε μια ισοστατική συσκευή συμπίεσης, εκτελέστε ισοστατική συμπίεση σε πίεση 200-300MPa και αποκτήστε ένα πράσινο σώμα μετά από δευτερογενή συμπίεση.
Τοποθετήστε το πράσινο σώμα που παρασκευάστηκε στα παραπάνω βήματα σε έναν κλίβανο κενού πυροσυσσωμάτωσης για πυροσυσσωμάτωση, και το κατάλληλο είναι το τελικό αλεξίσφαιρο κεραμικό καρβιδίου του πυριτίου. Στην παραπάνω διαδικασία πυροσυσσωμάτωσης, πρώτα εκκενώστε τον κλίβανο πυροσυσσωμάτωσης και όταν ο βαθμός κενού φτάσει τα 3-5×10-2 μετά από Pa, το αδρανές αέριο διοχετεύεται στον κλίβανο πυροσυσσωμάτωσης σε κανονική πίεση και στη συνέχεια θερμαίνεται. Η σχέση μεταξύ της θερμοκρασίας θέρμανσης και του χρόνου είναι: θερμοκρασία δωματίου έως 800℃, 5-8 ώρες, διατήρηση θερμότητας για 0,5-1 ώρα, από 800℃ σε 2000-2300℃, 6-9 ώρες, διατήρηση θερμότητας για 1 έως 2 ώρες, και στη συνέχεια ψύξτε με τον κλίβανο και αφήστε το να πέσει σε θερμοκρασία δωματίου.

Μικροδομή και όριο κόκκων καρβιδίου του πυριτίου που έχει υποστεί σύντηξη σε κανονική πίεση

Εν ολίγοις, τα κεραμικά που κατασκευάζονται με θερμή σύντηξη έχουν καλύτερη απόδοση, αλλά το κόστος παραγωγής αυξάνεται επίσης σημαντικά. Τα κεραμικά που παρασκευάζονται με σύντηξη χωρίς πίεση έχουν υψηλότερες απαιτήσεις σε πρώτες ύλες, υψηλή θερμοκρασία σύντηξης, μεγάλες αλλαγές μεγέθους προϊόντος, πολύπλοκη διαδικασία και χαμηλή απόδοση. Τα κεραμικά προϊόντα που παράγονται με αντίδραση σύντηξης έχουν υψηλή πυκνότητα, καλή αντιβαλλιστική απόδοση και σχετικά χαμηλό κόστος προετοιμασίας. Διάφορες διαδικασίες προετοιμασίας σύντηξης κεραμικών καρβιδίου του πυριτίου έχουν τα δικά τους πλεονεκτήματα και μειονεκτήματα, και τα σενάρια εφαρμογής θα είναι επίσης διαφορετικά. Είναι η καλύτερη πολιτική να επιλέγεται η σωστή μέθοδος προετοιμασίας ανάλογα με το προϊόν και να βρίσκεται μια ισορροπία μεταξύ χαμηλού κόστους και υψηλής απόδοσης.