Reaktyvaus sukepinimo silicio karbido gamybos procesas

Reakciniu būdu sukepintas silicio karbidas yra svarbi aukštos temperatūros medžiaga, pasižyminti dideliu stiprumu, dideliu kietumu, dideliu atsparumu dilimui, dideliu atsparumu korozijai ir dideliu atsparumu oksidacijai bei kitomis puikiomis savybėmis, plačiai naudojama mašinų, aviacijos ir kosmoso, chemijos pramonės, energetikos ir kitose srityse.

 

1. Žaliavos paruošimas

Reaktyvaus sukepinimo silicio karbido žaliavos daugiausia yra anglis ir silicio milteliai, iš kurių anglis gali būti naudojama įvairiose anglies turinčiose medžiagose, tokiose kaip anglies koksas, grafitas, medžio anglis ir kt. Paprastai parenkami silicio milteliai, kurių dalelių dydis yra 1–5 μm, o grynumo silicio milteliai yra labai gryni. Pirmiausia anglis ir silicio milteliai sumaišomi tam tikru santykiu, pridedant tinkamą kiekį rišiklio ir srauto agento ir tolygiai maišant. Tada mišinys supilamas į rutulinį malūną, kuriame rutulinis malimas atliekamas tolygiai maišant ir malant, kol dalelių dydis tampa mažesnis nei 1 μm.

2. Liejimo procesas

Liejimo procesas yra vienas iš pagrindinių silicio karbido gamybos etapų. Dažniausiai naudojami liejimo procesai yra presavimas, glaistymas ir statinis liejimas. Presavimas reiškia, kad mišinys supilamas į formą ir formuojamas mechaniniu slėgiu. Glaistymas reiškia mišinio sumaišymą su vandeniu arba organiniu tirpikliu, įpurškimą į formą švirkštu vakuumo sąlygomis ir gatavo produkto formavimą po pastovėjimo. Statinis slėginis liejimas reiškia mišinio supilimą į formą vakuumo arba atmosferos aplinkoje, paprastai esant 20–30 MPa slėgiui.

3. Sukepinimo procesas

Sukepinimas yra pagrindinis reakcijos būdu sukepinto silicio karbido gamybos proceso etapas. Sukepinimo temperatūra, sukepinimo laikas, sukepinimo atmosfera ir kiti veiksniai turės įtakos reakcijos būdu sukepinto silicio karbido eksploatacinėms savybėms. Paprastai reaktyvaus sukepinimo silicio karbido sukepinimo temperatūra yra nuo 2000 iki 2400 ℃, sukepinimo laikas paprastai yra 1–3 valandos, o sukepinimo atmosfera paprastai yra inertinė, pavyzdžiui, argonas, azotas ir kt. Sukepinimo metu mišinys chemiškai reaguoja ir sudaro silicio karbido kristalus. Tuo pačiu metu anglis taip pat reaguoja su atmosferoje esančiomis dujomis ir išskiria tokias dujas kaip CO ir CO2, kurios turi įtakos silicio karbido tankiui ir savybėms. Todėl reakcijos būdu sukepinto silicio karbido gamybai labai svarbu palaikyti tinkamą sukepinimo atmosferą ir sukepinimo laiką.

4. Tolesnis apdorojimo procesas

Reakcinio sukepinimo būdu pagamintas silicio karbidas po pagaminimo turi būti papildomai apdorojamas. Įprasti papildomo apdorojimo procesai yra mechaninis apdirbimas, šlifavimas, poliravimas, oksidavimas ir kt. Šie procesai skirti pagerinti reakcijos sukepinimo būdu pagaminto silicio karbido tikslumą ir paviršiaus kokybę. Tarp jų šlifavimo ir poliravimo procesas yra įprastas apdorojimo metodas, kuris gali pagerinti silicio karbido paviršiaus apdailą ir lygumą. Oksidacijos procesas gali sudaryti oksido sluoksnį, kuris padidina reakcijos sukepinimo būdu pagaminto silicio karbido atsparumą oksidacijai ir cheminį stabilumą.

Trumpai tariant, reaktyvaus sukepinimo silicio karbido gamyba yra sudėtingas procesas, reikalaujantis įvairių technologijų ir procesų, įskaitant žaliavų paruošimą, liejimo procesą, sukepinimo procesą ir papildomo apdorojimo procesą, įvaldymo. Tik visapusiškai įvaldžius šias technologijas ir procesus, galima pagaminti aukštos kokybės reaktyvaus sukepinimo silicio karbido medžiagas, kurios atitiktų įvairių taikymo sričių poreikius.