Reaktiounssinterung
D'Reaktioun SinterungSiliziumkarbid KeramikDe Produktiounsprozess ëmfaasst Keramikverdichtung, Sinterflussinfiltratiounsmëttelverdichtung, Reaktiounssinterung vu Keramikprodukter, Siliziumcarbid-Holzkeramikvirbereedung an aner Schrëtt.
Reaktiounssinterndüse Siliziumkarbid
Als éischt, 80-90% Keramikpulver (zesummegesat aus engem oder zwee Pulveren vunSiliziumkarbidpulvera Borcarbidpulver), 3-15% Kuelestoffquellpulver (zesummegesat aus engem oder zwee vu Kuelestoffschwaarz a Phenolharz) a 5-15% Formmëttel (Phenolharz, Polyethylenglykol, Hydroxymethylcellulose oder Paraffin) ginn gläichméisseg mat enger Kugelmill gemëscht fir e gemëschte Pulver ze kréien, deen sprëtzgedréchent a granuléiert gëtt, an dann an enger Form gepresst gëtt fir e Keramikkompakt mat verschiddene spezifesche Formen ze kréien.
Zweetens ginn 60-80% Siliziumpulver, 3-10% Siliziumcarbidpulver a 37-10% Bornitridpulver gläichméisseg gemëscht a an enger Form gepresst, fir e Kompakt aus Sinterflussmëttel fir d'Infiltratioun ze kréien.
De Keramikkompakt an de gesinterten Infiltrantkompakt ginn dann zesumme gestapelt, an d'Temperatur gëtt an engem Vakuumuewen mat engem Vakuumgrad vun net manner wéi 5 × 10-1 Pa op 1450-1750 ℃ erhéicht fir ze sinteren an d'Hëtzt fir 1-3 Stonnen ze konservéieren, fir e reaktiounsgesintert Keramikprodukt ze kréien. D'Infiltrantreschter op der Uewerfläch vun der gesinterter Keramik ginn duerch Tippen ewechgeholl, fir eng dicht Keramikplack ze kréien, an déi ursprénglech Form vum Kompakt bleift erhalen.
Schlussendlech gëtt de Reaktiounssinterprozess ugewannt, dat heescht, flëssegt Silizium oder eng Siliziumlegierung mat Reaktiounsaktivitéit bei héijer Temperatur infiltréiert ënner der Wierkung vun der Kapillarkraaft an de porösen Keramikblat, deen Kuelestoff enthält, a reagéiert mam Kuelestoff dran fir Siliziumcarbid ze bilden, deen am Volumen expandiert, an déi verbleiwen Poren mat elementarem Silizium gefëllt ginn. De porösen Keramikblat kann aus purem Kuelestoff oder Siliziumcarbid/Kuelestoff-baséiertem Kompositmaterial bestoen. Dee fréiere gëtt duerch katalytisch Aushärten a Pyrolyséiere vun engem organesche Harz, engem Porebilder an engem Léisungsmëttel kritt. Dee leschte gëtt duerch Pyrolyséiere vu Siliziumcarbidpartikelen/Harz-baséierte Kompositmaterialien kritt fir Siliziumcarbid/Kuelestoff-baséiert Kompositmaterialien ze kréien, oder andeems α-SiC a Kuelestoffpulver als Ausgangsmaterialien benotzt ginn an e Press- oder Sprëtzgussprozess benotzt gëtt fir de Kompositmaterial ze kréien.
Drocklos Sintern
De drocklose Sinterprozess vu Siliziumkarbid kann a Festphas-Sinteren a Flëssegkeetsphas-Sinteren opgedeelt ginn. An de leschte Joren huet d'Fuerschung iwwerSiliziumkarbidkeramikAm In- an Ausland huet sech haaptsächlech op d'Sinteren an der Flëssegkeetsphas konzentréiert. De Keramikvirbereedungsprozess ass: Kugelfräsen vu gemëschte Materialien–>Sprëtzgranulatioun–>Dréchepressen–>Erstarrung vum grénge Kierper–>Vakuumsinteren.
Drocklos gesintert Siliziumkarbidprodukter
Füügt 96-99 Deeler Siliziumcarbid-ultrafeinpulver (50-500 nm), 1-2 Deeler Borcarbid-ultrafeinpulver (50-500 nm), 0,2-1 Deel Nano-Titanborid (30-80 nm), 10-20 Deeler waasserléisleche Phenolharz an 0,1-0,5 Deeler héicheffizientes Dispergatiounsmëttel an d'Kugelmill fir Kugelmillen a Mëschen fir 24 Stonnen bäi, an gitt de gemëschte Schläim an e Mëschfäss fir 2 Stonnen ze réieren fir Blasen am Schläim ze entfernen.
Déi uewe genannte Mëschung gëtt an den Granulatiounstuerm gesprëtzt, an de Granulatiounspulver mat enger gudder Partikelmorphologie, enger gudder Flëssegkeet, engem schmuele Partikelverdeelungsberäich a mëttelméisseger Fiichtegkeet gëtt duerch d'Kontroll vum Sprëtzdrock, der Lofteinlaaftemperatur, der Loftauslaftemperatur an der Sprëtzschichtpartikelgréisst kritt. D'Zentrifugalfrequenzkonversioun ass 26-32, d'Lofteinlaaftemperatur ass 250-280℃, d'Loftauslaftemperatur ass 100-120℃, an den Inlaafdrock vum Schlamm ass 40-60.
Dat uewe genannt Granulatiounspulver gëtt an eng Hartmetallform geluecht fir ze pressen, fir e grénge Kierper ze kréien. D'Pressmethod ass bidirektionalen Drock, an den Drock vun der Maschinn ass 150-200 Tonnen.
De gepressten grénge Kierper gëtt an en Dréchnuewen fir d'Dréchnen an d'Aushärtung geluecht, fir e grénge Kierper mat enger gudder Gréngkierperfestigkeit ze kréien.
Dee uewe genannten, gehärte grénge Kierper gëtt an enGrafit-Tigelan enk an uerdentlech arrangéiert, an dann gëtt de Graphit-Tigel mam grénge Kierper an en Héichtemperatur-Vakuum-Sinteruewen zum Brennen geluecht. D'Brenntemperatur ass 2200-2250 ℃, an d'Isolatiounszäit ass 1-2 Stonnen. Schlussendlech gëtt héich performant drocklos gesintert Siliziumcarbid-Keramik kritt.
Festphas-Sinterung
Den drocklosen Sinterprozess vu Siliziumcarbid kann a Festphas-Sinteren a Flëssegkeets-Sinteren opgedeelt ginn. Flëssegkeets-Sinteren erfuerdert d'Zousätzlech vu Sinterzousätz, wéi z. B. binär an ternär Zousätz Y2O3, fir datt SiC a seng Kompositmaterialien eng Flëssegkeets-Sinterung presentéieren an eng Verdichtung bei enger méi niddreger Temperatur erreechen. D'Virbereedungsmethod vu Festphas-Sintersiliziumcarbid-Keramik ëmfaasst d'Mischen vu Rohmaterialien, Sprëtzgranulatioun, Formen a Vakuumsinteren. De spezifesche Produktiounsprozess ass wéi follegt:
70-90% Submikron-α-Siliziumcarbid (200-500 nm), 0,1-5% Borcarbid, 4-20% Harz a 5-20% organescht Bindemittel ginn an e Mixer geluecht a mat rengem Waasser fir d'Naassmëschung bäigefüügt. No 6-48 Stonnen gëtt de gemëschte Schlamm duerch e Sieb mat enger Mesh-Duerchmiesser vu 60-120 geleet;
De gesiefte Schlamm gëtt duerch e Sprëtzgranulatiounstuerm gesprëtztgranuléiert. D'Antrëttstemperatur vum Sprëtzgranulatiounstuerm ass 180-260℃, an d'Ausgangstemperatur ass 60-120℃; d'Schummdicht vum granuléierte Material ass 0,85-0,92 g/cm3, d'Flëssegkeet ass 8-11s/30g; dat granuléiert Material gëtt duerch e 60-120 Mesh-Sief fir spéider Benotzung gesieft;
Wielt eng Form no der gewënschter Produktform, luedt dat granuléiert Material an d'Formhöhl a féiert d'Kompressiounsformung bei Raumtemperatur mat engem Drock vun 50-200 MPa duerch, fir e grénge Kierper ze kréien; oder setzt de grénge Kierper no der Kompressiounsformung an en isostatescht Pressgerät, féiert isostatescht Pressen mat engem Drock vun 200-300 MPa duerch, a kritt e grénge Kierper no der zweeter Pressung;
Setzt de grénge Kierper, deen an den uewe genannten Schrëtt virbereet gouf, an e Vakuum-Sinteruewen fir d'Sinteren, an de qualifizéierte Kierper ass déi fäerdeg Siliziumcarbid-Kugelsécher Keramik; am uewe genannten Sinterprozess gëtt als éischt den Sinteruewen evakuéiert, a wann de Vakuumgrad 3-5 × 10-2 Pa erreecht, gëtt den Inertgas an de Sinteruewen op normalen Drock geleet an dann erhëtzt. D'Bezéiung tëscht der Erhëtzungstemperatur an der Zäit ass: Raumtemperatur bis 800 ℃, 5-8 Stonnen, Hëtztspäicherung fir 0,5-1 Stonn, vun 800 ℃ bis 2000-2300 ℃, 6-9 Stonnen, Hëtztspäicherung fir 1 bis 2 Stonnen, an dann mam Uewen ofgekillt an op Raumtemperatur erofgesat.
Mikrostruktur a Kärengrenz vu Siliziumkarbid bei Normaldrock gesintert
Kuerz gesot, Keramik, déi duerch Heisspress-Sinterprozess hiergestallt gëtt, huet eng besser Leeschtung, awer d'Produktiounskäschte si staark eropgaang; Keramik, déi duerch Drocklos-Sinteren hiergestallt gëtt, huet en héije Rohmaterialbedarf, eng héich Sintertemperatur, grouss Ännerunge vun der Produktgréisst, e komplexe Prozess an eng niddreg Leeschtung; Keramikprodukter, déi duerch Reaktiounssinterprozess hiergestallt ginn, hunn eng héich Dicht, eng gutt antiballistesch Leeschtung a relativ niddreg Virbereedungskäschten. Verschidde Sintervirbereedungsprozesser vu Siliziumcarbidkeramik hunn hir eege Vir- an Nodeeler, an d'Applikatiounsszenarie wäerten och ënnerschiddlech sinn. Et ass déi bescht Politik, déi richteg Virbereedungsmethod jee no Produkt ze wielen an e Gläichgewiicht tëscht niddrege Käschten an héijer Leeschtung ze fannen.
Zäitpunkt vun der Verëffentlechung: 29. Oktober 2024