Սիլիցիումի կարբիդային կերամիկայի պատրաստման ռեակցիայի սինտերացման և ճնշման բացակայության դեպքում սինտերացման գործընթաց

Ռեակցիայի սինտերացում

Ռեակցիայի սինթերացումըսիլիցիումի կարբիդային կերամիկաԱրտադրական գործընթացը ներառում է կերամիկական խտացում, սինտերացման հոսքի ներթափանցման նյութի խտացում, ռեակցիայի սինտերացման կերամիկական արտադրանքի պատրաստում, սիլիցիումի կարբիդային փայտե կերամիկայի պատրաստում և այլ քայլեր:

Ռեակցիոն սինտերացման սիլիցիումի կարբիդային ցողուն

Նախ, կերամիկական փոշու 80-90%-ը (բաղկացած մեկ կամ երկու փոշուց)սիլիցիումի կարբիդի փոշիև բորի կարբիդի փոշի), ածխածնի աղբյուրի փոշու 3-15%-ը (բաղկացած ածխածնի սևից և ֆենոլային խեժից մեկ կամ երկու մասից) և ձուլման նյութի 5-15%-ը (ֆենոլային խեժ, պոլիէթիլենգլիկոլ, հիդրօքսիմեթիլ ցելյուլոզ կամ պարաֆին) հավասարաչափ խառնվում են գնդիկավոր աղացով՝ խառը փոշի ստանալու համար, որը չորացվում է ցողացիրով և հատիկավորվում, ապա սեղմվում կաղապարի մեջ՝ տարբեր ձևերի կերամիկական կոմպակտ ստանալու համար։
Երկրորդ, 60-80% սիլիցիումի փոշի, 3-10% սիլիցիումի կարբիդի փոշի և 37-10% բորի նիտրիդի փոշի հավասարաչափ խառնվում են և սեղմվում կաղապարի մեջ՝ սինտերինգային հոսքի ներթափանցման նյութի կոմպակտ զանգված ստանալու համար։
Այնուհետև կերամիկական կոմպակտը և սինտերացված ինֆիլտրանտ կոմպակտը դարսվում են միասին, և ջերմաստիճանը բարձրացվում է մինչև 1450-1750℃ վակուումային վառարանում՝ ոչ պակաս, քան 5×10-1 Պա վակուումային աստիճանով, սինտերացման և ջերմության պահպանման համար 1-3 ժամ՝ ռեակցիայի սինտերացված կերամիկական արտադրանք ստանալու համար: Սինտերացված կերամիկայի մակերեսին ինֆիլտրանտի մնացորդը հեռացվում է թակելով՝ խիտ կերամիկական թերթ ստանալու համար, և կոմպակտի սկզբնական ձևը պահպանվում է:
Վերջապես, ընդունվում է ռեակցիայի սինթերացման գործընթացը, այսինքն՝ հեղուկ սիլիցիումը կամ սիլիցիումի համաձուլվածքը, որն ունի բարձր ջերմաստիճանում ռեակցիոն ակտիվություն, ներթափանցում է ածխածին պարունակող ծակոտկեն կերամիկական նախշը մազանոթային ուժի ազդեցությամբ և ռեակցիայի մեջ է մտնում դրա մեջ գտնվող ածխածնի հետ՝ առաջացնելով սիլիցիումի կարբիդ, որը կընդլայնվի ծավալով, իսկ մնացած ծակոտիները լցվում են տարրական սիլիցիումով: Ծակոտկեն կերամիկական նախշը կարող է լինել մաքուր ածխածին կամ սիլիցիումի կարբիդի/ածխածնի վրա հիմնված կոմպոզիտային նյութ: Առաջինը ստացվում է օրգանական խեժի, ծակոտիների առաջացնողի և լուծիչի կատալիտիկ կարծրացման և պիրոլիզացման միջոցով: Վերջինս ստացվում է սիլիցիումի կարբիդի մասնիկների/խեժի վրա հիմնված կոմպոզիտային նյութերի պիրոլիզացման միջոցով՝ սիլիցիումի կարբիդի/ածխածնի վրա հիմնված կոմպոզիտային նյութեր ստանալու համար, կամ α-SiC և ածխածնի փոշի օգտագործելով որպես մեկնարկային նյութեր և սեղմելով կամ ներարկման ձուլելով գործընթաց՝ կոմպոզիտային նյութը ստանալու համար:

Անճնշումային սինտերացում

Սիլիցիումի կարբիդի անճնշումային սինտերացման գործընթացը կարելի է բաժանել պինդ փուլային սինտերացման և հեղուկ փուլային սինտերացման։ Վերջին տարիներին հետազոտություններըսիլիցիումի կարբիդային կերամիկաԻնչպես հայրենիքում, այնպես էլ արտասահմանում հիմնականում կենտրոնացել է հեղուկ փուլի սինտերացման վրա: Կերամիկայի պատրաստման գործընթացը հետևյալն է. խառը նյութերի գնդիկավոր մանրացում -> ցողացիրային հատիկավորում -> չոր սեղմում -> կանաչ մարմնի պնդացում -> վակուումային սինտերացում:

Առանց ճնշման սինթեզված սիլիցիումի կարբիդային արտադրանք

Գնդիկավոր աղացին՝ գնդիկավոր աղացին և 24 ժամ խառնելու համար, ավելացնել 96-99 մաս սիլիցիումի կարբիդի գերմանր փոշի (50-500 նմ), 1-2 մաս բորի կարբիդի գերմանր փոշի (50-500 նմ), 0.2-1 մաս նանոտիտանի բորիդ (30-80 նմ), 10-20 մաս ջրում լուծվող ֆենոլային խեժ և 0.1-0.5 մաս բարձր արդյունավետության դիսպերսանտ, ապա խառը խառնուրդը լցնել խառնիչ տակառի մեջ՝ 2 ժամ խառնելու համար՝ խառնուրդի մեջ փուչիկները հեռացնելու համար։
Վերոնշյալ խառնուրդը ցողվում է գրանուլացման աշտարակի մեջ, և գրանուլացման փոշին՝ լավ մասնիկների ձևաբանությամբ, լավ հոսունությամբ, մասնիկների նեղ բաշխման միջակայքով և չափավոր խոնավությամբ, ստացվում է ցողման ճնշումը, օդի մուտքի ջերմաստիճանը, օդի ելքի ջերմաստիճանը և ցողման թերթիկի մասնիկների չափը կարգավորելով։ Կենտրոնախույս հաճախականության փոխակերպումը 26-32°F է, օդի մուտքի ջերմաստիճանը՝ 250-280°C, օդի ելքի ջերմաստիճանը՝ 100-120°C, իսկ շաղախի մուտքի ճնշումը՝ 40-60°F։
Վերոնշյալ գրանուլացման փոշին տեղադրվում է ցեմենտացված կարբիդային կաղապարի մեջ՝ կանաչ մարմին ստանալու համար սեղմելու համար: Սեղմման մեթոդը երկկողմանի ճնշում է, իսկ մեքենագործիքի ճնշման տոննաժը 150-200 տոննա է:
Սեղմված կանաչ մարմինը տեղադրվում է չորացման վառարանում՝ չորացման և կարծրացման համար՝ լավ կանաչ մարմնի ամրություն ունեցող կանաչ մարմին ստանալու համար։
Վերը նշված կարծրացված կանաչ մարմինը տեղադրվում էգրաֆիտային հալոցքև դասավորված են մոտիկից ու կոկիկ, ապա գրաֆիտային հալոցքը կանաչ կորպուսով տեղադրվում է բարձր ջերմաստիճանի վակուումային սինտերային վառարանում՝ թրծելու համար: Թրծման ջերմաստիճանը 2200-2250℃ է, իսկ մեկուսացման ժամանակը` 1-2 ժամ: Վերջապես, ստացվում են բարձր արդյունավետությամբ, ճնշում չպարունակող սինտերային սիլիցիումի կարբիդային կերամիկա:

Պինդ փուլային սինտերացում

Սիլիցիումի կարբիդի անճնշումային սինտերացման գործընթացը կարելի է բաժանել պինդ փուլային սինտերացման և հեղուկ փուլային սինտերացման: Հեղուկ փուլային սինտերացումը պահանջում է սինտերացման հավելանյութերի, ինչպիսիք են Y2O3 երկուական և եռակի հավելումները, ավելացում, որպեսզի SiC-ը և դրա կոմպոզիտային նյութերը ներկայացնեն հեղուկ փուլային սինտերացում և խտացնեն ցածր ջերմաստիճանում: Պինդ փուլային սինտերացված սիլիցիումի կարբիդային կերամիկայի պատրաստման եղանակը ներառում է հումքի խառնում, ցողման գրանուլացում, ձուլում և վակուումային սինտերացում: Արտադրության կոնկրետ գործընթացը հետևյալն է.
Միկրոնային α սիլիցիումի կարբիդի 70-90%-ը (200-500 նմ), բորի կարբիդի 0.1-5%-ը, խեժի 4-20%-ը և օրգանական կապակցանյութի 5-20%-ը տեղադրվում են խառնիչի մեջ և ավելացվում մաքուր ջուր՝ թաց խառնման համար։ 6-48 ժամ հետո խառը խառնուրդն անցկացնում են 60-120 մեխ տրամագծով մաղով։
Մաղված խառնուրդը ցողարկիչով գրանուլացվում է ցողարկիչ գրանուլացման աշտարակի միջով։ Ցողարկիչ գրանուլացման աշտարակի մուտքի ջերմաստիճանը 180-260℃ է, իսկ ելքի ջերմաստիճանը՝ 60-120℃։ Գրանուլացված նյութի ծավալային խտությունը 0.85-0.92 գ/սմ3 է, հոսունությունը՝ 8-11 վ/30 գ։ Գրանուլացված նյութը մաղվում է 60-120 mesh մաղի միջով՝ հետագա օգտագործման համար։
Ընտրեք ցանկալի արտադրանքի ձևին համապատասխան կաղապար, լցրեք հատիկավոր նյութը կաղապարի խոռոչի մեջ և կատարեք սենյակային ջերմաստիճանում սեղմման ձուլում 50-200 ՄՊա ճնշման տակ՝ կանաչ մարմին ստանալու համար, կամ տեղադրեք կանաչ մարմինը սեղմման ձուլումից հետո իզոստատիկ սեղմման սարքի մեջ, կատարեք իզոստատիկ սեղմում 200-300 ՄՊա ճնշման տակ և ստացեք կանաչ մարմին երկրորդային սեղմումից հետո։
Վերոնշյալ քայլերով պատրաստված կանաչ մարմինը տեղադրեք վակուումային սինտերային վառարանի մեջ սինտերացման համար, և որակավորվածը պատրաստի սիլիցիումի կարբիդային անխոցելի կերամիկան է։ Վերոնշյալ սինտերացման գործընթացում նախ դատարկեք սինտերային վառարանը, և երբ վակուումի աստիճանը հասնում է 3-5×10-2 Պա-ի, իներտ գազը անցնում է սինտերային վառարանի մեջ՝ նորմալ ճնշման, ապա տաքացվում։ Տաքացման ջերմաստիճանի և ժամանակի միջև եղած կապը հետևյալն է՝ սենյակային ջերմաստիճանում մինչև 800℃, 5-8 ժամ, ջերմության պահպանում՝ 0.5-1 ժամ, 800℃-ից մինչև 2000-2300℃, 6-9 ժամ, ջերմության պահպանում՝ 1-2 ժամ, ապա սառեցրեք վառարանով և իջեցրեք սենյակային ջերմաստիճանի։

Նորմալ ճնշման տակ սինթեզված սիլիցիումի կարբիդի միկրոկառուցվածքը և հատիկների սահմանը

Ամփոփելով՝ տաք սեղմման սինթերացման գործընթացով արտադրված կերամիկան ունի ավելի լավ արտադրողականություն, սակայն արտադրական արժեքը նույնպես զգալիորեն բարձրանում է. անճնշում սինթերացման միջոցով պատրաստված կերամիկան ունի ավելի բարձր հումքի պահանջներ, բարձր սինթերացման ջերմաստիճան, արտադրանքի չափի մեծ փոփոխություններ, բարդ գործընթաց և ցածր արտադրողականություն. ռեակցիոն սինթերացման գործընթացով արտադրված կերամիկական արտադրանքն ունի բարձր խտություն, լավ հակաբալիստիկական կատարողականություն և համեմատաբար ցածր նախապատրաստման արժեք: Սիլիցիումի կարբիդային կերամիկայի տարբեր սինթերացման նախապատրաստման գործընթացներն ունեն իրենց առավելություններն ու թերությունները, և կիրառման սցենարները նույնպես տարբեր կլինեն: Լավագույն քաղաքականությունն է ընտրել ճիշտ նախապատրաստման մեթոդը՝ համաձայն արտադրանքի և գտնել հավասարակշռություն ցածր գնի և բարձր արտադրողականության միջև: