Reakciós szinterezés
A reakciós szinterelésszilícium-karbid kerámiaA gyártási folyamat magában foglalja a kerámia tömörítését, a szinterelt fluxus infiltrációs szer tömörítését, a reakciós szinterelt kerámiatermék előkészítését, a szilícium-karbid fa kerámia előkészítését és egyéb lépéseket.
Reakciós szinterező szilícium-karbid fúvóka
Először is, 80-90%-ban kerámiapor (amely egy vagy két porból áll)szilícium-karbid porés bór-karbid por), 3-15% szénforrásport (egy vagy két koromból és fenolgyantából áll) és 5-15% formázóanyagot (fenolgyanta, polietilénglikol, hidroximetil-cellulóz vagy paraffin) egyenletesen összekevernek golyósmalomban, hogy vegyes port kapjanak, amelyet porlasztva szárítanak és granulálnak, majd egy formában préselnek, hogy különböző formájú kerámia tömörített anyagot kapjanak.
Másodszor, 60-80% szilíciumport, 3-10% szilícium-karbid port és 37-10% bór-nitrid port egyenletesen összekevernek, majd egy formában préselik, hogy egy szinterelési fluxus infiltrációs szert kapjanak.
A kerámia tömörített anyagot és a szinterezett infiltráns tömörített anyagot ezután egymásra helyezik, majd a hőmérsékletet legalább 5×10⁻⁸ Pa vákuumfokozatú vákuumkemencében 1450-1750℃-ra emelik szinterezés és 1-3 órás hőntartás céljából, hogy reakciószinterelt kerámia terméket kapjanak. A szinterezett kerámia felületén maradt infiltráns maradványokat ütögetéssel eltávolítják, így tömör kerámialapot kapnak, és megtartják a tömörített anyag eredeti alakját.
Végül a reakciós szinterelési eljárást alkalmazzák, azaz a magas hőmérsékleten reakcióképes folyékony szilícium vagy szilíciumötvözet kapilláris erő hatására beszivárog a szenet tartalmazó porózus kerámia nyersdarabba, és reakcióba lép a benne lévő szénnel, szilícium-karbidot képezve, amely térfogatában kitágul, és a fennmaradó pórusokat elemi szilícium tölti ki. A porózus kerámia nyersdarab lehet tiszta szén vagy szilícium-karbid/szén alapú kompozit anyag. Az előbbit szerves gyanta, pórusképző és oldószer katalitikus kikeményítésével és pirolízisével állítják elő. Az utóbbit szilícium-karbid részecskék/gyanta alapú kompozit anyagok pirolízisével állítják elő szilícium-karbid/szén alapú kompozit anyagok előállításához, vagy α-SiC és szénpor kiindulási anyagként történő felhasználásával, majd préselési vagy fröccsöntési eljárással a kompozit anyag előállításához.
Nyomásmentes szinterelés
A szilícium-karbid nyomásmentes szinterelési folyamata szilárd fázisú és folyékony fázisú szinterelésre osztható. Az utóbbi években a kutatások a következő területeken folytak:szilícium-karbid kerámiaitthon és külföldön is főként a folyadékfázisú szinterezésre összpontosít. A kerámia előkészítési folyamata: vegyes anyagú golyósőrlés–> porlasztásos granulálás–> száraz préselés–> zöld test szilárdítása–> vákuumszinterezés.
Nyomásmentes szinterezett szilícium-karbid termékek
Adjunk 96-99 rész szilícium-karbid ultrafinom port (50-500 nm), 1-2 rész bór-karbid ultrafinom port (50-500 nm), 0,2-1 rész nano-titán-boridot (30-80 nm), 10-20 rész vízben oldódó fenolgyantát és 0,1-0,5 rész nagy hatékonyságú diszpergálószert a golyósmalomba őrléshez és 24 órás keveréshez, majd a kevert szuszpenziót tegyük egy keverőtartályba 2 órás keveréshez, hogy eltávolítsuk a szuszpenzióban lévő buborékokat.
A fenti keveréket a granuláló toronyba porlasztják, és a porlasztási nyomás, a levegő bemeneti hőmérséklete, a levegő kimeneti hőmérséklete és a porlasztólap részecskeméretének szabályozásával jó részecskemorfológiájú, jó folyékonyságú, szűk részecskeeloszlási tartományú és mérsékelt nedvességtartalmú granuláló port kapnak. A centrifugális frekvenciakonverzió 26-32, a levegő bemeneti hőmérséklete 250-280 ℃, a levegő kimeneti hőmérséklete 100-120 ℃, a zagy bemeneti nyomása pedig 40-60.
A fenti granulátumport keményfém öntőformába helyezik préselés céljából, hogy nyers testet kapjanak. A préselési módszer kétirányú nyomás, a szerszámgép nyomásteljesítménye pedig 150-200 tonna.
A préselt zöld testet szárítószekrénybe helyezik szárítás és kikeményítés céljából, hogy jó zöld test szilárdságú zöld testet kapjanak.
A fent kikeményedett zöld testet egygrafittégelyés szorosan, szépen elrendezve, majd a zöld testtel ellátott grafittégelyt magas hőmérsékletű vákuumszinterelő kemencébe helyezik kiégetés céljából. Az égetési hőmérséklet 2200-2250 ℃, a szigetelési idő pedig 1-2 óra. Végül nagy teljesítményű, nyomásmentesen szinterezett szilícium-karbid kerámiákat kapnak.
Szilárdfázisú szinterelés
A szilícium-karbid nyomásmentes szinterelési folyamata szilárd fázisú szinterezésre és folyadékfázisú szinterezésre osztható. A folyadékfázisú szintereléshez szinterelési adalékanyagok, például Y2O3 bináris és ternáris adalékanyagok hozzáadását igénylik, hogy a SiC és kompozit anyagai folyékony fázisú szinterelést mutassanak be, és alacsonyabb hőmérsékleten tömörödjenek. A szilárd fázisú szinterezett szilícium-karbid kerámiák előállítási módszere magában foglalja a nyersanyagok keverését, a porlasztásos granulálást, az öntést és a vákuumszinterelést. A konkrét gyártási folyamat a következő:
70-90% szubmikronos α szilícium-karbidot (200-500 nm), 0,1-5% bór-karbidot, 4-20% gyantát és 5-20% szerves kötőanyagot egy keverőbe helyeznek, majd tiszta vízzel nedves keverés céljából hozzáadják. 6-48 óra elteltével a kevert szuszpenziót egy 60-120 mesh szitán átszitálják.
A szitált szuszpenziót porlasztva granulálják egy porlasztva granuláló toronyon keresztül. A porlasztva granuláló torony bemeneti hőmérséklete 180-260 ℃, kimeneti hőmérséklete 60-120 ℃; a granulált anyag térfogatsűrűsége 0,85-0,92 g/cm3, folyékonysága 8-11 s/30 g; a granulált anyagot egy 60-120 mesh szitán szitálják át későbbi felhasználás céljából.
Válasszon ki egy öntőformát a kívánt termékforma szerint, töltse be a granulált anyagot a formaüregbe, és szobahőmérsékleten kompressziós öntéssel végezzen 50-200 MPa nyomást a zöld test előállításához; vagy helyezze a zöld testet a kompressziós öntés után egy izosztatikus présberendezésbe, végezzen izosztatikus préselést 200-300 MPa nyomáson, és a másodlagos préselés után kapja meg a zöld testet.
A fenti lépésekben előkészített zöld testet vákuumos szinterező kemencébe helyezik szintereléshez, és a kész szilícium-karbid golyóálló kerámia a megfelelő; a fenti szinterelési eljárás során először kiürítik a szinterező kemencét, és amikor a vákuumfok eléri a 3-5 × 10⁻⁹ Pa értéket, az inert gázt normál nyomásra vezetik a szinterező kemencébe, majd felmelegítik. A melegítési hőmérséklet és az idő közötti összefüggés a következő: szobahőmérsékletről 800℃-ra 5-8 óra, majd 0,5-1 óra hőntartás, 800℃-ról 2000-2300℃-ra 6-9 óra, majd 1-2 óra hőntartás, majd a kemencében lehűtik és szobahőmérsékletre hűtik.
Normál nyomáson szinterezett szilícium-karbid mikroszerkezete és szemcsehatára
Röviden, a melegsajtolással szintereléssel előállított kerámiák jobb teljesítményt nyújtanak, de a gyártási költségek is jelentősen megnőnek; a nyomásmentes szintereléssel előállított kerámiák nagyobb nyersanyagigényt, magas szinterelési hőmérsékletet, nagy termékméret-változásokat, összetett folyamatot és alacsony teljesítményt igényelnek; a reakciós szintereléssel előállított kerámiatermékek nagy sűrűségűek, jó antiballisztikus tulajdonságokkal és viszonylag alacsony előállítási költséggel rendelkeznek. A szilícium-karbid kerámiák különböző szinterelési előkészítési eljárásainak megvannak a saját előnyeik és hátrányaik, és az alkalmazási forgatókönyvek is eltérőek lesznek. A legjobb politika a megfelelő előkészítési módszer kiválasztása a terméknek megfelelően, és az alacsony költség és a nagy teljesítmény közötti egyensúly megtalálása.
Közzététel ideje: 2024. október 29.