Reaksi sintering
Reaksi sinteringkeramik silikon karbidaProses produksi meliputi pemadatan keramik, pemadatan agen infiltrasi fluks sintering, persiapan produk keramik sintering reaksi, persiapan keramik kayu silikon karbida dan langkah-langkah lainnya.
Nosel silikon karbida sintering reaksi
Pertama, 80-90% bubuk keramik (terdiri dari satu atau dua bubukbubuk silikon karbidadan bubuk boron karbida), 3-15% bubuk sumber karbon (terdiri dari satu atau dua karbon hitam dan resin fenolik) dan 5-15% agen cetak (resin fenolik, polietilen glikol, hidroksimetil selulosa atau parafin) dicampur secara merata menggunakan ball mill untuk memperoleh bubuk campuran, yang dikeringkan dengan semprotan dan digranulasi, lalu ditekan dalam cetakan untuk memperoleh keramik padat dengan berbagai bentuk tertentu.
Kedua, bubuk silikon 60-80%, bubuk silikon karbida 3-10%, dan bubuk boron nitrida 37-10% dicampur secara merata, dan ditekan dalam cetakan untuk mendapatkan agen infiltrasi fluks sintering yang padat.
Kompak keramik dan kompak infiltran sinter kemudian ditumpuk bersama-sama, dan suhu dinaikkan menjadi 1450-1750℃ dalam tungku vakum dengan tingkat vakum tidak kurang dari 5×10-1 Pa untuk sintering dan pengawetan panas selama 1-3 jam untuk memperoleh produk keramik sinter reaksi. Residu infiltran pada permukaan keramik sinter dihilangkan dengan mengetuk untuk memperoleh lembaran keramik padat, dan bentuk asli kompak dipertahankan.
Akhirnya, proses sintering reaksi diadopsi, yaitu, silikon cair atau paduan silikon dengan aktivitas reaksi pada suhu tinggi menyusup ke dalam keramik kosong berpori yang mengandung karbon di bawah aksi gaya kapiler, dan bereaksi dengan karbon di dalamnya untuk membentuk silikon karbida, yang akan mengembang dalam volume, dan pori-pori yang tersisa diisi dengan silikon unsur. Keramik kosong berpori dapat berupa karbon murni atau bahan komposit berbasis silikon karbida/karbon. Yang pertama diperoleh dengan pengawetan katalitik dan pirolisis resin organik, pembentuk pori dan pelarut. Yang terakhir diperoleh dengan pirolisis partikel silikon karbida/bahan komposit berbasis resin untuk mendapatkan bahan komposit berbasis silikon karbida/karbon, atau dengan menggunakan α-SiC dan bubuk karbon sebagai bahan awal dan menggunakan proses pengepresan atau pencetakan injeksi untuk mendapatkan bahan komposit.
Sintering tanpa tekanan
Proses sintering silikon karbida tanpa tekanan dapat dibagi menjadi sintering fase padat dan sintering fase cair. Dalam beberapa tahun terakhir, penelitian tentangkeramik silikon karbidadi dalam dan luar negeri terutama berfokus pada sintering fase cair. Proses persiapan keramik adalah: penggilingan bola bahan campuran–>granulasi semprot–>pengepresan kering–>pemadatan benda hijau–>sintering vakum.
Produk silikon karbida sinter tanpa tekanan
Tambahkan 96-99 bagian bubuk silikon karbida ultrafine (50-500nm), 1-2 bagian bubuk boron karbida ultrafine (50-500nm), 0,2-1 bagian nano-titanium borida (30-80nm), 10-20 bagian resin fenolik yang larut dalam air, dan 0,1-0,5 bagian dispersan efisiensi tinggi ke dalam ball mill untuk penggilingan bola dan pencampuran bola selama 24 jam, dan masukkan bubur campuran ke dalam tong pencampur untuk diaduk selama 2 jam guna menghilangkan gelembung dalam bubur.
Campuran di atas disemprotkan ke menara granulasi, dan bubuk granulasi dengan morfologi partikel yang baik, fluiditas yang baik, rentang distribusi partikel yang sempit dan kelembaban sedang diperoleh dengan mengendalikan tekanan semprot, suhu saluran masuk udara, suhu saluran keluar udara dan ukuran partikel lembaran semprot. Konversi frekuensi sentrifugal adalah 26-32, suhu saluran masuk udara adalah 250-280℃, suhu saluran keluar udara adalah 100-120℃, dan tekanan saluran masuk bubur adalah 40-60.
Bubuk granulasi di atas ditempatkan dalam cetakan karbida semen untuk pengepresan guna memperoleh benda hijau. Metode pengepresan adalah tekanan dua arah, dan tonase tekanan alat mesin adalah 150-200 ton.
Badan hijau yang telah dipres ditempatkan dalam oven pengering untuk dikeringkan dan diawetkan guna memperoleh badan hijau dengan kekuatan badan hijau yang baik.
Tubuh hijau yang diawetkan di atas ditempatkan diwadah grafitdan disusun dengan rapat dan rapi, kemudian wadah grafit dengan badan hijau ditempatkan dalam tungku sintering vakum bersuhu tinggi untuk pembakaran. Suhu pembakaran adalah 2200-2250℃, dan waktu isolasi adalah 1-2 jam. Akhirnya, keramik silikon karbida sinter tanpa tekanan berkinerja tinggi diperoleh.
Sintering fase padat
Proses sintering silikon karbida tanpa tekanan dapat dibagi menjadi sintering fase padat dan sintering fase cair. Sintering fase cair memerlukan penambahan aditif sintering, seperti aditif biner dan terner Y2O3, untuk membuat SiC dan material kompositnya menghadirkan sintering fase cair dan mencapai pemadatan pada suhu yang lebih rendah. Metode persiapan keramik silikon karbida sinter fase padat meliputi pencampuran bahan baku, granulasi semprot, pencetakan, dan sintering vakum. Proses produksi spesifiknya adalah sebagai berikut:
70-90% silikon karbida α submikron (200-500nm), 0,1-5% boron karbida, 4-20% resin, dan 5-20% pengikat organik dimasukkan ke dalam mixer dan ditambahkan dengan air murni untuk pencampuran basah. Setelah 6-48 jam, bubur yang sudah tercampur dilewatkan melalui saringan 60-120 mesh;
Bubur yang diayak disemprotkan melalui menara granulasi semprot. Suhu masuk menara granulasi semprot adalah 180-260℃, dan suhu keluar adalah 60-120℃; massa jenis bahan yang digranulasi adalah 0,85-0,92g/cm3, fluiditasnya adalah 8-11s/30g; bahan yang digranulasi diayak melalui saringan 60-120 mesh untuk penggunaan selanjutnya;
Pilih cetakan sesuai dengan bentuk produk yang diinginkan, masukkan material granulasi ke dalam rongga cetakan, dan lakukan pencetakan kompresi suhu ruangan pada tekanan 50-200MPa untuk memperoleh benda hijau; atau tempatkan benda hijau setelah pencetakan kompresi ke dalam perangkat pengepres isostatik, lakukan pengepresan isostatik pada tekanan 200-300MPa, dan peroleh benda hijau setelah pengepresan sekunder;
Masukkan benda hijau yang disiapkan pada langkah-langkah di atas ke dalam tungku sintering vakum untuk sintering, dan yang memenuhi syarat adalah keramik antipeluru silikon karbida yang sudah jadi; dalam proses sintering di atas, pertama-tama kosongkan tungku sintering, dan ketika derajat vakum mencapai 3-5×10-2 Setelah Pa, gas inert dialirkan ke dalam tungku sintering hingga tekanan normal dan kemudian dipanaskan. Hubungan antara suhu pemanasan dan waktu adalah: suhu ruangan hingga 800℃, 5-8 jam, pengawetan panas selama 0,5-1 jam, dari 800℃ hingga 2000-2300℃, 6-9 jam, pengawetan panas selama 1 hingga 2 jam, dan kemudian didinginkan dengan tungku dan diturunkan ke suhu ruangan.
Mikrostruktur dan batas butir silikon karbida yang disinter pada tekanan normal
Singkatnya, keramik yang diproduksi dengan proses sintering pengepresan panas memiliki kinerja yang lebih baik, tetapi biaya produksinya juga meningkat pesat; keramik yang disiapkan dengan sintering tanpa tekanan memiliki kebutuhan bahan baku yang lebih tinggi, suhu sintering yang tinggi, perubahan ukuran produk yang besar, proses yang rumit dan kinerja yang rendah; produk keramik yang diproduksi dengan proses sintering reaksi memiliki kepadatan yang tinggi, kinerja anti-balistik yang baik, dan biaya persiapan yang relatif rendah. Berbagai proses persiapan sintering keramik silikon karbida memiliki kelebihan dan kekurangannya sendiri, dan skenario aplikasinya juga akan berbeda. Merupakan kebijakan terbaik untuk memilih metode persiapan yang tepat sesuai dengan produk dan menemukan keseimbangan antara biaya rendah dan kinerja tinggi.
Waktu posting: 29-Okt-2024