Реакциялык синтез
Реакциянын бышыруу процессикремний карбиди керамикасыөндүрүш процесси керамикалык тыгыздоону, агломерациялык флюстук инфильтрациялык агентти тыгыздоону, реакциялык агломерациялык керамикалык продуктуну даярдоону, кремний карбидин жыгач керамикасын даярдоону жана башка кадамдарды камтыйт.
Реакциялык блендерлөөчү кремний карбидинин соплосу
Биринчиден, 80-90% керамикалык порошок (бир же эки порошоктон турат)кремний карбидинин порошогужана бор карбид порошогу), 3-15% көмүртек булагы порошогу (бир же эки көмүртек карасынан жана фенолдук чайырдан турат) жана 5-15% калыптоочу агент (фенолдук чайыр, полиэтиленгликоль, гидроксиметилцеллюлоза же парафин) шар тегирмени менен бирдей аралаштырылып, аралаш порошок алынат, ал чачыратып кургатылып, гранулданат, андан кийин ар кандай формадагы керамикалык компакттуу порошок алуу үчүн калыпка басылат.
Экинчиден, 60-80% кремний порошогу, 3-10% кремний карбиди порошогу жана 37-10% бор нитриди порошогу бирдей аралаштырылып, блендер флюс инфильтрациялык агентинин компактын алуу үчүн калыпка басылат.
Андан кийин керамикалык компакт жана агломерленген инфильтрант компакт бири-бирине тизилип, температура 1450-1750°C чейин көтөрүлүп, вакуумдук даражасы 5×10-1 Па кем эмес вакуумдук меште 1-3 саат бою агломерацияланып, жылуулук сакталат, бул реакциялык агломерленген керамикалык продуктуну алуу үчүн жүргүзүлөт. Агломерленген керамиканын бетиндеги инфильтранттын калдыгы таптоо менен алынып салынып, тыгыз керамикалык барак алынат жана компакттын баштапкы формасы сакталат.
Акырында, реакцияны бышыруу процесси колдонулат, башкача айтканда, жогорку температурада реакция активдүүлүгү бар суюк кремний же кремний эритмеси капиллярдык күчтүн таасири астында көмүртек камтыган тешиктүү керамикалык бланкка кирип, андагы көмүртек менен реакцияга кирип, көлөмү кеңейген кремний карбидин пайда кылат, ал эми калган тешикчелер элементардык кремний менен толтурулат. Кесүүчү керамикалык бланк таза көмүртек же кремний карбиди/көмүртек негизиндеги композиттик материал болушу мүмкүн. Биринчиси органикалык чайырды, тешикче түзүүчүнү жана эриткичти каталитикалык жол менен айыктыруу жана пиролиздөө жолу менен алынат. Экинчиси кремний карбидинин бөлүкчөлөрүн/чайыр негизиндеги композиттик материалдарды пиролиздөө аркылуу кремний карбидин/көмүртек негизиндеги композиттик материалдарды алуу үчүн же α-SiC жана көмүртек порошогун баштапкы материалдар катары колдонуу жана композиттик материалды алуу үчүн пресстөө же куюу процессин колдонуу менен алынат.
Басымсыз бышыруу
Кремний карбидин басымсыз бышыруу процессин катуу фазалуу бышыруу жана суюк фазалуу бышыруу деп бөлүүгө болот. Акыркы жылдары изилдөөлөр боюнчакремний карбиди керамикасыүйдө жана чет өлкөлөрдө негизинен суюк фазадагы бышыруу процессине басым жасалат. Керамикалык даярдоо процесси: аралаш материалды шар фрезерлөө –> чачыратма гранулдоо –> кургак пресстөө –> жашыл денени катуулоо –> вакуумдук бышыруу.
Басымсыз агломерленген кремний карбидинин азыктары
Шар тегирменге 24 саат бою шар тегирменин майдалоо жана аралаштыруу үчүн 96-99 бөлүк кремний карбидинин ультрамайда порошогун (50-500 нм), 1-2 бөлүк бор карбидинин ультрамайда порошогун (50-500 нм), 0,2-1 бөлүк нано-титан боридин (30-80 нм), 10-20 бөлүк сууда эрүүчү фенолдук чайыр жана 0,1-0,5 бөлүк жогорку эффективдүү диспергантты кошуп, аралаштырылган суспензияны аралаштыруучу челекке салып, суспензиядагы көбүкчөлөрдү кетирүү үчүн 2 саат бою аралаштырыңыз.
Жогорудагы аралашма грануляция мунарасына чачыратылып, чачыратуу басымын, абанын кириш температурасын, абанын чыгыш температурасын жана чачыраткыч барактын бөлүкчөлөрүнүн өлчөмүн көзөмөлдөө менен жакшы бөлүкчөлөрдүн морфологиясы, жакшы суюктугу, тар бөлүкчөлөрдүн таралуу диапазону жана орточо нымдуулугу бар грануляция порошогу алынат. Борбордон чегинүүчү жыштыктын конвертациясы 26-32, абанын кириш температурасы 250-280℃, абанын чыгыш температурасы 100-120℃ жана суспензиянын кириш басымы 40-60.
Жогорудагы грануляциялык порошок жашыл корпус алуу үчүн пресстөө үчүн цементтелген карбид калыпка салынат. Пресстөө ыкмасы эки тараптуу басым болуп саналат, ал эми станоктун басым тоннажы 150-200 тоннаны түзөт.
Пресстелген жашыл корпус кургатуу жана бекемдөө үчүн кургаткыч мешке салынып, жашыл корпустун бекемдиги жакшы болгон жашыл корпус алынат.
Жогорудагы айыккан жашыл дене бир жерге жайгаштырылганграфит тигелижана тыгыз жана тыкан жайгаштырылат, андан кийин жашыл корпусу бар графит тигели жогорку температурадагы вакуумдук бышыруу мешине салынып, күйгүзүлөт. Бышыруу температурасы 2200-2250℃, ал эми изоляция убактысы 1-2 саат. Акырында, жогорку өндүрүмдүүлүктөгү басымсыз бышырууланган кремний карбидинин керамикасы алынат.
Катуу фазалуу бышыруу
Кремний карбидин басымсыз бышыруу процессин катуу фазалуу бышыруу жана суюк фазалуу бышыруу деп бөлүүгө болот. Суюк фазалуу бышыруу SiC жана анын композиттик материалдарын суюк фазалуу бышыруу жана төмөнкү температурада тыгыздаштыруу үчүн Y2O3 экилик жана үчтүк кошулмалар сыяктуу бышыруу кошулмаларын кошууну талап кылат. Катуу фазалуу бышыруу кремний карбидинин керамикасын даярдоо ыкмасы чийки заттарды аралаштыруу, чачыратуу менен грануляциялоо, калыптоо жана вакуумдук бышыруу кирет. Өндүрүш процессинин өзгөчөлүгү төмөнкүдөй:
70-90% субмикрон α кремний карбиди (200-500 нм), 0,1-5% бор карбиди, 4-20% чайыр жана 5-20% органикалык байланыштыргыч аралаштыргычка салынып, нымдуу аралаштыруу үчүн таза суу менен кошулат. 6-48 сааттан кийин аралаш суспензия 60-120 торчолуу электен өткөрүлөт;
Эленген суспензия чачыраткыч грануляциялык мунара аркылуу чачыратылып гранулданат. Чачыраткыч грануляциялык мунарасынын кирүүчү температурасы 180-260℃, ал эми чыгуучу температурасы 60-120℃; гранулданган материалдын көлөмдүк тыгыздыгы 0,85-0,92 г/см3, суюктугу 8-11 с/30 г; гранулданган материал кийинчерээк колдонуу үчүн 60-120 торчолуу электен өткөрүлөт;
Каалаган буюмдун формасына ылайык калыпты тандаңыз, гранулдашкан материалды калыптын көңдөйүнө жүктөңүз жана жашыл корпус алуу үчүн бөлмө температурасында 50-200 МПа басым менен кысуу менен калыптоону жүргүзүңүз; же кысуу менен калыптоодон кийин жашыл корпусту изостатикалык пресстөөчү түзүлүшкө салыңыз, 200-300 МПа басым менен изостатикалык пресстөөнү жүргүзүңүз жана экинчилик пресстөөдөн кийин жашыл корпус алыңыз;
Жогорудагы кадамдарда даярдалган жашыл корпусту вакуумдук бышыруу мешине куюңуз, ал эми квалификациялуусу - даяр кремний карбидинин ок өткөрбөгөн керамикасы; жогорудагы бышыруу процессинде алгач бышыруу мешинен чыгарылат, вакуумдук даража 3-5×10-2 жеткенде, Падан кийин инерттүү газ бышыруу мешине кадимки басымга чейин өткөрүлүп, андан кийин ысытылат. Жылытуу температурасы менен убакыттын ортосундагы байланыш: бөлмө температурасы 800℃ чейин, 5-8 саат, жылуулукту сактоо 0,5-1 саат, 800℃ден 2000-2300℃ чейин, 6-9 саат, жылуулукту сактоо 1ден 2 саатка чейин, андан кийин меш менен муздатып, бөлмө температурасына чейин түшүрүлөт.
Кадимки басымда бышырмаланган кремний карбидинин микроструктурасы жана данынын чек арасы
Кыскасы, ысык пресстөө менен бышыруу процесси менен жасалган керамика жакшыраак көрсөткүчтөргө ээ, бирок өндүрүш наркы да бир топ жогорулайт; басымсыз бышыруу жолу менен даярдалган керамика чийки затка жогорку талаптарды коёт, бышыруу температурасы жогору, продукциянын өлчөмү чоң өзгөрөт, татаал процесс жана төмөн көрсөткүчтөргө ээ; реакциялык бышыруу процесси менен өндүрүлгөн керамикалык продукциялар жогорку тыгыздыкка, жакшы антибаллисттик көрсөткүчтөргө жана салыштырмалуу төмөн даярдоо баасына ээ. Кремний карбидинин керамикасын бышыруу боюнча ар кандай даярдоо процесстеринин өзүнүн артыкчылыктары жана кемчиликтери бар, жана колдонуу сценарийлери да ар кандай болот. Продукцияга ылайык туура даярдоо ыкмасын тандап, арзан баа менен жогорку көрсөткүчтүн ортосундагы тең салмактуулукту табуу эң жакшы саясат.
Жарыяланган убактысы: 2024-жылдын 29-октябры