Reaktiosintraus
Reaktion sintrauspiikarbidikeramiikkaTuotantoprosessiin kuuluu keraamisen tiivistäminen, sintrausfluksin tiivistäminen tunkeutumisaineella, reaktiosintrauskeraamisten tuotteiden valmistus, piikarbidipuukeramiikan valmistus ja muut vaiheet.
Reaktiosintraava piikarbidisuutin
Ensin 80–90 % keraamisesta jauheesta (joka koostuu yhdestä tai kahdesta jauheestapiikarbidijauheja boorikarbidijauhetta), 3–15 % hiilenlähdejauhetta (joka koostuu yhdestä tai kahdesta hiilimustasta ja fenolihartsista) ja 5–15 % muovausainetta (fenolihartsia, polyetyleeniglykolia, hydroksimetyyliselluloosaa tai parafiinia) sekoitetaan tasaisesti kuulamyllyllä, jolloin saadaan sekoitettu jauhe, joka sumutuskuivataan ja rakeistetaan, ja sitten puristetaan muottiin, jolloin saadaan keraaminen kompakti, jolla on erilaisia muotoja.
Toiseksi sekoitetaan tasaisesti 60–80 % piijauhetta, 3–10 % piikarbidijauhetta ja 37–10 % boorinitridijauhetta ja puristetaan muottiin, jolloin saadaan sintrausfluksin tunkeutumisainetiiviste.
Keraaminen kompakti ja sintrattu tunkeutumisaine kompakti pinotaan sitten yhteen ja lämpötila nostetaan 1450–1750 ℃:een tyhjiöuunissa, jonka tyhjiöaste on vähintään 5 × 10⁻⁷ Pa, sintrausta ja lämmön säilyttämistä varten 1–3 tuntia reaktiosintratun keraamisen tuotteen saamiseksi. Tunkeutumisainejäämät sintratun keraamisen tuotteen pinnalta poistetaan kopauttamalla, jolloin saadaan tiivis keraaminen levy ja kompaktin alkuperäinen muoto säilytetään.
Lopuksi käytetään reaktiosintrausprosessia, jossa nestemäinen pii tai piiseos, jolla on reaktioaktiivisuus korkeassa lämpötilassa, tunkeutuu huokoiseen, hiiltä sisältävään keraamiseen aihioon kapillaarivoiman vaikutuksesta ja reagoi siinä olevan hiilen kanssa muodostaen piikarbidia, joka laajenee tilavuudessaan ja jäljellä olevat huokoset täyttyvät alkuainepiillä. Huokoinen keraaminen aihio voi olla puhdasta hiiltä tai piikarbidi/hiilipohjaista komposiittimateriaalia. Ensimmäinen saadaan kovettamalla ja pyrolysoimalla katalyyttisesti orgaanista hartsia, huokosmuodostajaa ja liuotinta. Jälkimmäinen saadaan pyrolysoimalla piikarbidihiukkasia/hartsipohjaisia komposiittimateriaaleja piikarbidi/hiilipohjaisten komposiittimateriaalien saamiseksi tai käyttämällä lähtöaineina α-SiC:tä ja hiilijauhetta ja käyttämällä puristus- tai ruiskuvaluprosessia komposiittimateriaalin saamiseksi.
Paineeton sintraus
Piikarbidin paineeton sintrausprosessi voidaan jakaa kiinteäfaasisintraukseen ja nestefaasisintraukseen. Viime vuosina tutkimus onpiikarbidikeraamitKotimaassa ja ulkomailla on keskittynyt pääasiassa nestefaasisintraukseen. Keraamisen valmistusprosessi on: sekamateriaalin kuulajauhatus –> ruiskurakeistus –> kuivapuristus –> tuoreen kappaleen jähmettäminen –> tyhjösintraus.
Paineettomat sintratut piikarbidituotteet
Lisää kuulamyllyyn 96–99 osaa erittäin hienoa piikarbidijauhetta (50–500 nm), 1–2 osaa erittäin hienoa boorikarbidijauhetta (50–500 nm), 0,2–1 osaa nanotitaaniboridia (30–80 nm), 10–20 osaa vesiliukoista fenolihartsia ja 0,1–0,5 osaa tehokasta dispergointiainetta jauhatusta ja sekoittamista varten 24 tunnin ajan, ja laita sekoitettu liete sekoitusastiaan sekoittamista varten 2 tunniksi lietteen kuplien poistamiseksi.
Yllä oleva seos ruiskutetaan rakeistustorniin, ja ruiskutuspainetta, ilman tulolämpötilaa, ilman poistolämpötilaa ja ruiskutuslevyn hiukkaskokoa säätämällä saadaan rakeistusjauhe, jolla on hyvä hiukkasmorfologia, hyvä juoksevuus, kapea hiukkasjakauma-alue ja kohtalainen kosteus. Keskipakoistaajuusmuunnos on 26-32, ilman tulolämpötila 250-280 ℃, ilman poistolämpötila 100-120 ℃ ja lietteen tulopaine 40-60.
Yllä mainittu rakeistusjauhe laitetaan kovametallimuottiin puristamista varten, jotta saadaan aikaan raakakappale. Puristusmenetelmä on kaksisuuntainen puristus, ja työstökoneen puristusvoima on 150–200 tonnia.
Puristettu vihreä kappale asetetaan kuivausuuniin kuivattavaksi ja kovetettavaksi, jotta saadaan vihreä kappale, jolla on hyvä vihreän kappaleen lujuus.
Yllä oleva kovettunut vihreä kappale asetetaangrafiittiupokasja järjestetty tiiviisti ja siististi, ja sitten grafiittiupokas vihreällä rungolla asetetaan korkean lämpötilan tyhjösintrausuuniin polttoa varten. Polttolämpötila on 2200–2250 ℃ ja eristysaika 1–2 tuntia. Lopuksi saadaan korkean suorituskyvyn omaavia paineettomia sintrattuja piikarbidikeraamisia osia.
Kiinteän faasin sintraus
Piikarbidin paineeton sintrausprosessi voidaan jakaa kiinteäfaasisintraukseen ja nestefaasisintraukseen. Nestefaasisintraus vaatii sintrauslisäaineiden, kuten binääristen ja ternääristen Y2O3-lisäaineiden, lisäämistä, jotta piikarbidi ja sen komposiittimateriaalit sintrautuvat nestefaasissa ja tiivistyvät alhaisemmassa lämpötilassa. Kiinteäfaasisintrattujen piikarbidikeraamien valmistusmenetelmään kuuluu raaka-aineiden sekoittaminen, ruiskurakeistus, muovaus ja tyhjösintraus. Erityinen tuotantoprosessi on seuraava:
70–90 % submikronista α-piikarbidia (200–500 nm), 0,1–5 % boorikarbidia, 4–20 % hartsia ja 5–20 % orgaanista sideainetta laitetaan sekoittimeen ja lisätään puhdasta vettä märkäsekoitusta varten. 6–48 tunnin kuluttua sekoitettu liete johdetaan 60–120 meshin seulan läpi.
Seulottu liete sumutegranuloidaan sumutegranulointitornin läpi. Sumutegranulointitornin sisääntulolämpötila on 180–260 ℃ ja ulostulolämpötila 60–120 ℃; rakeistetun materiaalin irtotiheys on 0,85–0,92 g/cm3, juoksevuus on 8–11 s/30 g; rakeistettu materiaali seulotaan 60–120 meshin seulan läpi myöhempää käyttöä varten.
Valitse muotti halutun tuotemuodon mukaan, lataa rakeistettu materiaali muottipesään ja suorita huoneenlämmössä puristusmuovaus 50–200 MPa:n paineessa saadaksesi vihreän kappaleen; tai aseta vihreä kappale puristusmuovauksen jälkeen isostaattiseen puristuslaitteeseen, suorita isostaattinen puristus 200–300 MPa:n paineessa ja saa vihreä kappale toissijaisen puristuksen jälkeen;
Yllä olevissa vaiheissa valmistettu vihreä kappale asetetaan tyhjösintrausuuniin sintrausta varten. Valmis piikarbidikeramiikka on hyväksytty sintrausuuniksi. Edellä mainitussa sintrausprosessissa sintrausuuni tyhjennetään ensin, ja kun tyhjiöaste saavuttaa 3-5 × 10-2 Pa, inertti kaasu johdetaan sintrausuuniin normaalipaineeseen ja sitten lämmitetään. Lämmityslämpötilan ja -ajan suhde on seuraava: huoneenlämmössä 800 °C:seen 5-8 tuntia, lämmitys 0,5-1 tunti, 800 °C:sta 2000-2300 °C:seen 6-9 tuntia, lämmitys 1-2 tuntia, sitten jäähdytetään uunissa huoneenlämpötilaan.
Normaalipaineessa sintratun piikarbidin mikrorakenne ja raeraja
Lyhyesti sanottuna kuumasintrausmenetelmällä valmistetuilla keraamisilla tuotteilla on parempi suorituskyky, mutta myös tuotantokustannukset nousevat huomattavasti; paineettomalla sintrauksella valmistetuilla keraamisilla tuotteilla on korkeammat raaka-ainevaatimukset, korkea sintrauslämpötila, suuret tuotekoon muutokset, monimutkainen prosessi ja heikko suorituskyky; reaktiosintrausmenetelmällä valmistetuilla keraamisilla tuotteilla on korkea tiheys, hyvä ballistinen suorituskyky ja suhteellisen alhaiset valmistuskustannukset. Piikarbidikeraamien erilaisilla sintrausmenetelmillä on omat etunsa ja haittansa, ja myös käyttötarkoitukset vaihtelevat. On parasta valita oikea valmistusmenetelmä tuotteen mukaan ja löytää tasapaino alhaisten kustannusten ja korkean suorituskyvyn välillä.
Julkaisuaika: 29.10.2024