Sinterisasi reaksi
Reaksi sinteringkeramik silikon karbidaProses produksi meliputi pemadatan keramik, pemadatan dengan zat infiltrasi fluks sintering, persiapan produk keramik sintering reaksi, persiapan keramik kayu silikon karbida, dan langkah-langkah lainnya.
Nozel silikon karbida hasil 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% bahan cetak (resin fenolik, polietilen glikol, hidroksimetil selulosa atau parafin) dicampur secara merata menggunakan penggiling bola untuk mendapatkan bubuk campuran, yang kemudian dikeringkan dengan semprotan dan digranulasi, lalu ditekan dalam cetakan untuk mendapatkan kompak keramik dengan berbagai bentuk spesifik.
Kedua, 60-80% bubuk silikon, 3-10% bubuk silikon karbida, dan 37-10% bubuk boron nitrida dicampur secara merata, lalu ditekan dalam cetakan untuk mendapatkan bahan padat berupa agen infiltrasi fluks sinter.
Kompak keramik dan kompak infiltran yang telah disinter kemudian ditumpuk bersama, dan suhu dinaikkan hingga 1450-1750℃ dalam tungku vakum dengan derajat vakum tidak kurang dari 5×10⁻¹ Pa untuk proses sintering dan pemeliharaan suhu selama 1-3 jam untuk mendapatkan produk keramik hasil sintering reaksi. Residu infiltran pada permukaan keramik hasil sintering dihilangkan dengan cara diketuk untuk mendapatkan lembaran keramik yang padat, dan bentuk asli kompak tersebut tetap terjaga.
Terakhir, proses sintering reaksi diadopsi, yaitu, silikon cair atau paduan silikon dengan aktivitas reaksi pada suhu tinggi meresap ke dalam blanko keramik berpori yang mengandung karbon di bawah pengaruh gaya kapiler, dan bereaksi dengan karbon di dalamnya untuk membentuk silikon karbida, yang akan mengembang volumenya, dan pori-pori yang tersisa diisi dengan silikon elemental. Blanko keramik berpori dapat berupa karbon murni atau material komposit berbasis silikon karbida/karbon. Yang pertama diperoleh dengan pengerasan katalitik dan pirolisis resin organik, pembentuk pori, dan pelarut. Yang kedua diperoleh dengan pirolisis partikel silikon karbida/material komposit berbasis resin untuk mendapatkan material 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 material 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, fokus utamanya adalah pada sintering fase cair. Proses pembuatan keramiknya adalah: penggilingan bola bahan campuran -> granulasi semprot -> pengepresan kering -> pemadatan badan mentah -> sintering vakum.
Produk silikon karbida yang disinter tanpa tekanan
Tambahkan 96-99 bagian bubuk ultrahalus silikon karbida (50-500nm), 1-2 bagian bubuk ultrahalus boron karbida (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 penggiling bola untuk digiling dan dicampur selama 24 jam, lalu masukkan bubur campuran ke dalam tabung pengaduk untuk diaduk selama 2 jam untuk 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 kadar air yang moderat diperoleh dengan mengontrol tekanan semprot, suhu udara masuk, suhu udara keluar, dan ukuran partikel lembaran semprot. Konversi frekuensi sentrifugal adalah 26-32, suhu udara masuk adalah 250-280℃, suhu udara keluar adalah 100-120℃, dan tekanan masuk bubur adalah 40-60.
Serbuk granulasi di atas ditempatkan dalam cetakan karbida semen untuk ditekan guna mendapatkan benda mentah. Metode penekanannya adalah tekanan dua arah, dan tonase tekanan mesin perkakas adalah 150-200 ton.
Bahan baku mentah yang telah dipres ditempatkan dalam oven pengering untuk dikeringkan dan diawetkan guna mendapatkan bahan baku mentah dengan kekuatan yang baik.
Tubuh hijau yang telah diawetkan di atas ditempatkan di dalamkrusibel grafitKemudian, bahan-bahan tersebut disusun rapat dan rapi, lalu wadah grafit berisi bahan mentah ditempatkan dalam tungku sinter vakum suhu tinggi untuk pembakaran. Suhu pembakaran adalah 2200-2250℃, dan waktu isolasi adalah 1-2 jam. Akhirnya, keramik silikon karbida hasil 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 mengalami sintering fase cair dan mencapai densifikasi pada suhu yang lebih rendah. Metode pembuatan keramik silikon karbida hasil sintering fase padat meliputi pencampuran bahan baku, granulasi semprot, pencetakan, dan sintering vakum. Proses produksi spesifiknya adalah sebagai berikut:
Sebanyak 70-90% silikon karbida α submikron (200-500 nm), 0,1-5% boron karbida, 4-20% resin, dan 5-20% pengikat organik dimasukkan ke dalam mixer dan ditambahkan air murni untuk pencampuran basah. Setelah 6-48 jam, bubur campuran disaring menggunakan saringan berukuran 60-120 mesh;
Bubur yang telah diayak digranulasi dengan penyemprotan melalui menara granulasi semprot. Suhu masuk menara granulasi semprot adalah 180-260℃, dan suhu keluar adalah 60-120℃; densitas curah bahan granulasi adalah 0,85-0,92 g/cm³, fluiditasnya adalah 8-11 s/30 g; bahan granulasi diayak melalui saringan 60-120 mesh untuk digunakan selanjutnya;
Pilih cetakan sesuai dengan bentuk produk yang diinginkan, masukkan bahan granular ke dalam rongga cetakan, dan lakukan pencetakan kompresi suhu ruangan pada tekanan 50-200MPa untuk mendapatkan benda mentah; atau tempatkan benda mentah setelah pencetakan kompresi ke dalam alat pengepresan isostatik, lakukan pengepresan isostatik pada tekanan 200-300MPa, dan dapatkan benda mentah setelah pengepresan sekunder;
Masukkan bahan mentah yang telah disiapkan pada langkah-langkah di atas ke dalam tungku sinter vakum untuk proses sintering, dan yang memenuhi syarat adalah keramik anti peluru silikon karbida yang sudah jadi; dalam proses sintering di atas, pertama-tama lakukan evakuasi pada tungku sintering, dan ketika tingkat vakum mencapai 3-5×10⁻² 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, penahanan panas selama 0,5-1 jam, dari 800℃ hingga 2000-2300℃, 6-9 jam, penahanan panas selama 1 hingga 2 jam, dan kemudian didinginkan bersama tungku dan diturunkan ke suhu ruangan.
Mikrostruktur dan batas butir silikon karbida yang disinter pada tekanan normal
Singkatnya, keramik yang diproduksi melalui proses sintering tekan panas memiliki kinerja yang lebih baik, tetapi biaya produksinya juga meningkat pesat; keramik yang dibuat dengan sintering tanpa tekanan memiliki persyaratan bahan baku yang lebih tinggi, suhu sintering yang tinggi, perubahan ukuran produk yang besar, proses yang kompleks, dan kinerja yang rendah; produk keramik yang diproduksi melalui proses sintering reaksi memiliki kepadatan tinggi, kinerja anti-balistik yang baik, dan biaya pembuatan yang relatif rendah. Berbagai proses pembuatan keramik silikon karbida dengan sintering memiliki kelebihan dan kekurangan masing-masing, dan skenario aplikasinya juga akan berbeda. Kebijakan terbaik adalah memilih metode pembuatan yang tepat sesuai dengan produk dan menemukan keseimbangan antara biaya rendah dan kinerja tinggi.
Waktu posting: 29 Oktober 2024