प्रतिक्रिया सिंटरिंग और दबाव रहित सिंटरिंग सिलिकॉन कार्बाइड सिरेमिक तैयारी प्रक्रिया

प्रतिक्रिया सिंटरिंग

प्रतिक्रिया सिंटरिंगसिलिकॉन कार्बाइड सिरेमिकउत्पादन प्रक्रिया में सिरेमिक कॉम्पैक्टिंग, सिंटरिंग फ्लक्स घुसपैठ एजेंट कॉम्पैक्टिंग, प्रतिक्रिया सिंटरिंग सिरेमिक उत्पाद तैयारी, सिलिकॉन कार्बाइड लकड़ी सिरेमिक तैयारी और अन्य कदम शामिल हैं।

रिएक्शन सिंटरिंग सिलिकॉन कार्बाइड नोजल

सबसे पहले, 80-90% सिरेमिक पाउडर (एक या दो पाउडर से बना)सिलिकॉन कार्बाइड पाउडरऔर बोरॉन कार्बाइड पाउडर), 3-15% कार्बन स्रोत पाउडर (कार्बन ब्लैक और फेनोलिक राल में से एक या दो से बना) और 5-15% मोल्डिंग एजेंट (फेनोलिक राल, पॉलीइथिलीन ग्लाइकॉल, हाइड्रोक्सीमेथिल सेल्यूलोज या पैराफिन) को एक मिश्रित पाउडर प्राप्त करने के लिए बॉल मिल का उपयोग करके समान रूप से मिलाया जाता है, जिसे स्प्रे सुखाया जाता है और दानेदार बनाया जाता है, और फिर विभिन्न विशिष्ट आकृतियों के साथ एक सिरेमिक कॉम्पैक्ट प्राप्त करने के लिए एक मोल्ड में दबाया जाता है।
दूसरे, 60-80% सिलिकॉन पाउडर, 3-10% सिलिकॉन कार्बाइड पाउडर और 37-10% बोरॉन नाइट्राइड पाउडर को समान रूप से मिश्रित किया जाता है, और एक सिंटरिंग फ्लक्स घुसपैठ एजेंट कॉम्पैक्ट प्राप्त करने के लिए एक मोल्ड में दबाया जाता है।
फिर सिरेमिक कॉम्पैक्ट और सिन्टर किए गए घुसपैठिए कॉम्पैक्ट को एक साथ रखा जाता है, और सिन्टरिंग के लिए 5×10-1 Pa से कम नहीं की वैक्यूम डिग्री के साथ वैक्यूम भट्टी में तापमान को 1450-1750 डिग्री सेल्सियस तक बढ़ाया जाता है और 1-3 घंटे के लिए गर्मी संरक्षण किया जाता है ताकि एक प्रतिक्रिया सिन्टर किए गए सिरेमिक उत्पाद प्राप्त हो सके। सिन्टर किए गए सिरेमिक की सतह पर घुसपैठिए अवशेषों को एक घने सिरेमिक शीट प्राप्त करने के लिए टैप करके हटा दिया जाता है, और कॉम्पैक्ट का मूल आकार बनाए रखा जाता है।
अंत में, प्रतिक्रिया सिंटरिंग प्रक्रिया को अपनाया जाता है, अर्थात, उच्च तापमान पर प्रतिक्रिया गतिविधि के साथ तरल सिलिकॉन या सिलिकॉन मिश्र धातु केशिका बल की क्रिया के तहत कार्बन युक्त छिद्रपूर्ण सिरेमिक रिक्त में घुसपैठ करता है, और उसमें कार्बन के साथ प्रतिक्रिया करके सिलिकॉन कार्बाइड बनाता है, जो मात्रा में फैल जाएगा, और शेष छिद्र मौलिक सिलिकॉन से भर जाते हैं। छिद्रपूर्ण सिरेमिक रिक्त शुद्ध कार्बन या सिलिकॉन कार्बाइड/कार्बन-आधारित मिश्रित सामग्री हो सकती है। पूर्व को उत्प्रेरक रूप से एक कार्बनिक राल, एक छिद्र बनाने वाले और एक विलायक को ठीक करने और पायरोलाइज़ करने से प्राप्त किया जाता है। बाद वाले को सिलिकॉन कार्बाइड कणों/राल-आधारित मिश्रित सामग्रियों को पायरोलाइज़ करके सिलिकॉन कार्बाइड/कार्बन-आधारित मिश्रित सामग्री प्राप्त करने के लिए प्राप्त किया जाता है, या α-SiC और कार्बन पाउडर को शुरुआती सामग्री के रूप में उपयोग करके और मिश्रित सामग्री प्राप्त करने के लिए एक दबाव या इंजेक्शन मोल्डिंग प्रक्रिया का उपयोग करके प्राप्त किया जाता है।

दबाव रहित सिंटरिंग

सिलिकॉन कार्बाइड की दबाव रहित सिंटरिंग प्रक्रिया को ठोस-चरण सिंटरिंग और तरल-चरण सिंटरिंग में विभाजित किया जा सकता है। हाल के वर्षों में, इस पर शोधसिलिकॉन कार्बाइड सिरेमिकघर और विदेश में मुख्य रूप से तरल चरण सिंटरिंग पर ध्यान केंद्रित किया गया है। सिरेमिक तैयारी प्रक्रिया है: मिश्रित सामग्री बॉल मिलिंग-> स्प्रे ग्रैनुलेशन-> सूखी दबाने-> हरी शरीर ठोसकरण-> वैक्यूम सिंटरिंग।

दबाव रहित सिन्टर किए गए सिलिकॉन कार्बाइड उत्पाद

सिलिकॉन कार्बाइड अल्ट्राफाइन पाउडर (50-500nm) के 96-99 भाग, बोरॉन कार्बाइड अल्ट्राफाइन पाउडर (50-500nm) के 1-2 भाग, नैनो-टाइटेनियम बोराइड (30-80nm) के 0.2-1 भाग, जल में घुलनशील फेनोलिक राल के 10-20 भाग, और उच्च दक्षता वाले डिस्पर्सेंट के 0.1-0.5 भाग को बॉल मिलिंग और 24 घंटे के लिए मिश्रण करने के लिए बॉल मिल में डालें, और घोल में बुलबुले हटाने के लिए मिश्रित घोल को 2 घंटे तक हिलाने के लिए मिक्सिंग बैरल में डालें।
उपरोक्त मिश्रण को दानेदार बनाने वाले टॉवर में छिड़का जाता है, और स्प्रे दबाव, वायु इनलेट तापमान, वायु आउटलेट तापमान और स्प्रे शीट कण आकार को नियंत्रित करके अच्छे कण आकारिकी, अच्छी तरलता, संकीर्ण कण वितरण सीमा और मध्यम नमी के साथ दानेदार पाउडर प्राप्त किया जाता है। केन्द्रापसारक आवृत्ति रूपांतरण 26-32 है, वायु इनलेट तापमान 250-280 ℃ है, वायु आउटलेट तापमान 100-120 ℃ है, और घोल इनलेट दबाव 40-60 है।
उपरोक्त दानेदार पाउडर को सीमेंटेड कार्बाइड मोल्ड में दबाकर ग्रीन बॉडी प्राप्त की जाती है। दबाने की विधि द्विदिश दबाव है, और मशीन उपकरण दबाव टन भार 150-200 टन है।
दबाए गए ग्रीन बॉडी को सुखाने और उपचार के लिए सुखाने वाले ओवन में रखा जाता है, जिससे अच्छी ग्रीन बॉडी शक्ति वाली ग्रीन बॉडी प्राप्त होती है।
उपरोक्त ठीक किए गए हरे शरीर को एक में रखा गया हैग्रेफाइट क्रूसिबलऔर बारीकी से और बड़े करीने से व्यवस्थित किया जाता है, और फिर हरे रंग के शरीर के साथ ग्रेफाइट क्रूसिबल को फायरिंग के लिए उच्च तापमान वाले वैक्यूम सिंटरिंग भट्टी में रखा जाता है। फायरिंग तापमान 2200-2250 ℃ है, और इन्सुलेशन समय 1-2 घंटे है। अंत में, उच्च प्रदर्शन वाले दबाव रहित सिन्टर किए गए सिलिकॉन कार्बाइड सिरेमिक प्राप्त होते हैं।

ठोस-चरण सिंटरिंग

सिलिकॉन कार्बाइड की दबाव रहित सिंटरिंग प्रक्रिया को ठोस-चरण सिंटरिंग और तरल-चरण सिंटरिंग में विभाजित किया जा सकता है। तरल-चरण सिंटरिंग के लिए सिंटरिंग एडिटिव्स, जैसे कि Y2O3 बाइनरी और टर्नरी एडिटिव्स को जोड़ने की आवश्यकता होती है, ताकि SiC और इसकी मिश्रित सामग्री तरल-चरण सिंटरिंग प्रस्तुत कर सके और कम तापमान पर सघनता प्राप्त कर सके। ठोस-चरण सिंटर्ड सिलिकॉन कार्बाइड सिरेमिक की तैयारी विधि में कच्चे माल का मिश्रण, स्प्रे ग्रैनुलेशन, मोल्डिंग और वैक्यूम सिंटरिंग शामिल हैं। विशिष्ट उत्पादन प्रक्रिया इस प्रकार है:
70-90% सबमिक्रॉन α सिलिकॉन कार्बाइड (200-500nm), 0.1-5% बोरॉन कार्बाइड, 4-20% रेजिन और 5-20% ऑर्गेनिक बाइंडर को मिक्सर में डालकर गीले मिश्रण के लिए शुद्ध पानी के साथ मिलाया जाता है। 6-48 घंटों के बाद, मिश्रित घोल को 60-120 मेश छलनी से गुजारा जाता है;
छने हुए घोल को स्प्रे ग्रैनुलेशन टॉवर के माध्यम से स्प्रे ग्रैनुलेट किया जाता है। स्प्रे ग्रैनुलेशन टॉवर का इनलेट तापमान 180-260 ℃ है, और आउटलेट तापमान 60-120 ℃ है; दानेदार सामग्री का थोक घनत्व 0.85-0.92g / cm3 है, तरलता 8-11s / 30g है; दानेदार सामग्री को बाद में उपयोग के लिए 60-120 जाल छलनी के माध्यम से छलनी किया जाता है;
वांछित उत्पाद आकार के अनुसार एक साँचे का चयन करें, दानेदार सामग्री को साँचे की गुहा में लोड करें, और एक हरे रंग का शरीर प्राप्त करने के लिए 50-200MPa के दबाव पर कमरे के तापमान पर संपीड़न मोल्डिंग करें; या संपीड़न मोल्डिंग के बाद हरे रंग के शरीर को एक आइसोस्टेटिक दबाव उपकरण में रखें, 200-300MPa के दबाव पर आइसोस्टेटिक दबाव करें, और माध्यमिक दबाव के बाद एक हरे रंग का शरीर प्राप्त करें;
उपरोक्त चरणों में तैयार ग्रीन बॉडी को सिंटरिंग के लिए वैक्यूम सिंटरिंग भट्टी में डालें, और योग्य एक तैयार सिलिकॉन कार्बाइड बुलेटप्रूफ सिरेमिक है; उपरोक्त सिंटरिंग प्रक्रिया में, पहले सिंटरिंग भट्टी को खाली करें, और जब वैक्यूम डिग्री 3-5 × 10-2 पा तक पहुँच जाए, तो निष्क्रिय गैस को सिंटरिंग भट्टी में सामान्य दबाव में पारित किया जाता है और फिर गर्म किया जाता है। हीटिंग तापमान और समय के बीच संबंध है: कमरे के तापमान से 800 ℃, 5-8 घंटे, 0.5-1 घंटे के लिए गर्मी संरक्षण, 800 ℃ से 2000-2300 ℃, 6-9 घंटे, 1 से 2 घंटे के लिए गर्मी संरक्षण, और फिर भट्ठी के साथ ठंडा किया जाता है और कमरे के तापमान पर गिरा दिया जाता है।

सामान्य दबाव पर सिन्टर किए गए सिलिकॉन कार्बाइड की सूक्ष्म संरचना और कण सीमा

संक्षेप में, गर्म दबाव सिंटरिंग प्रक्रिया द्वारा निर्मित सिरेमिक में बेहतर प्रदर्शन होता है, लेकिन उत्पादन लागत भी बहुत बढ़ जाती है; दबाव रहित सिंटरिंग द्वारा तैयार सिरेमिक में उच्च कच्चे माल की आवश्यकता होती है, उच्च सिंटरिंग तापमान, बड़े उत्पाद आकार में परिवर्तन, जटिल प्रक्रिया और कम प्रदर्शन होता है; प्रतिक्रिया सिंटरिंग प्रक्रिया द्वारा उत्पादित सिरेमिक उत्पादों में उच्च घनत्व, अच्छा एंटी-बैलिस्टिक प्रदर्शन और अपेक्षाकृत कम तैयारी लागत होती है। सिलिकॉन कार्बाइड सिरेमिक की विभिन्न सिंटरिंग तैयारी प्रक्रियाओं के अपने फायदे और नुकसान हैं, और आवेदन परिदृश्य भी अलग-अलग होंगे। उत्पाद के अनुसार सही तैयारी विधि चुनना और कम लागत और उच्च प्रदर्शन के बीच संतुलन खोजना सबसे अच्छी नीति है।