Reakcijos sukepinimas
Reakcijos sukepinimassilicio karbido keramikaGamybos procesas apima keramikos sutankinimą, sukepinimo srauto infiltracijos agento sutankinimą, reakcijos sukepinimo keramikos gaminių paruošimą, silicio karbido medienos keramikos paruošimą ir kitus veiksmus.
Reakcinio sukepinimo silicio karbido antgalis
Pirma, 80–90 % keramikos miltelių (sudarytų iš vieno ar dviejų milteliųsilicio karbido milteliaiir boro karbido miltelių), 3–15 % anglies šaltinio miltelių (sudarytų iš vieno ar dviejų juodosios anglies ir fenolio dervos) ir 5–15 % formavimo medžiagos (fenolio dervos, polietilenglikolio, hidroksimetilceliuliozės arba parafino) tolygiai sumaišomi rutuliniu malūnu, kad gautųsi mišrūs milteliai, kurie purškiant džiovinami ir granuliuojami, o tada presuojami formoje, kad būtų gautas įvairių specifinių formų keraminis kompaktas.
Antra, 60–80 % silicio miltelių, 3–10 % silicio karbido miltelių ir 37–10 % boro nitrido miltelių sumaišomi tolygiai ir presuojami formoje, kad būtų gautas sukepinimo srauto infiltracijos agento kompaktiškas mišinys.
Keraminis kompaktas ir sukepintas infiltracinis kompaktas sudedami kartu, o vakuuminėje krosnyje, kurios vakuumo laipsnis ne mažesnis kaip 5 × 10⁻⁷ Pa, temperatūra pakeliama iki 1450–1750 ℃, kad būtų galima sukepinti ir 1–3 valandas palaikyti šilumą, taip gaunant reakcijos būdu sukepintą keraminį gaminį. Infiltraciniai likučiai nuo sukepintos keramikos paviršiaus pašalinami bakstelint, kad būtų gautas tankus keraminis lakštas, išlaikant pradinę kompakto formą.
Galiausiai taikomas reakcinio sukepinimo procesas, t. y. skystas silicis arba silicio lydinys, pasižymintis reakciniu aktyvumu aukštoje temperatūroje, veikiamas kapiliarinės jėgos, įsiskverbia į porėtą keraminį ruošinį, kuriame yra anglies, ir reaguoja su jame esančia anglimi, sudarydamas silicio karbidą, kuris išsiplečia tūriu, o likusios poros užpildomos elementiniu siliciu. Porėtas keraminis ruošinys gali būti gryna anglis arba silicio karbido/anglies pagrindo kompozicinė medžiaga. Pirmasis gaunamas kataliziškai kietinant ir pirolizuojant organinę dervą, poras formuojančią medžiagą ir tirpiklį. Antrasis gaunamas pirolizuojant silicio karbido daleles/dervos pagrindo kompozicines medžiagas, kad būtų gautos silicio karbido/anglies pagrindo kompozicinės medžiagos, arba naudojant α-SiC ir anglies miltelius kaip pradines medžiagas ir presavimo arba liejimo būdu, kad būtų gauta kompozicinė medžiaga.
Beslėgis sukepinimas
Silicio karbido beslėgį sukepinimo procesą galima suskirstyti į kietosios fazės sukepinimą ir skystosios fazės sukepinimą. Pastaraisiais metais tyrimaisilicio karbido keramikaTiek šalyje, tiek užsienyje daugiausia dėmesio skiriama skystosios fazės sukepinimui. Keramikos paruošimo procesas yra toks: mišrių medžiagų rutulinis malimas –> purškimo granuliavimas –> sausas presavimas –> žalio kūno kietėjimas –> vakuuminis sukepinimas.
Beslėgiai sukepinti silicio karbido gaminiai
Į rutulinį malūną įpilkite 96–99 dalis itin smulkių silicio karbido miltelių (50–500 nm), 1–2 dalis itin smulkių boro karbido miltelių (50–500 nm), 0,2–1 dalį nano-titano borido (30–80 nm), 10–20 dalių vandenyje tirpaus fenolio dervos ir 0,1–0,5 dalies didelio efektyvumo dispergento, kad maltumėte rutulinį malūną ir maišytumėte 24 valandas, o sumaišytą srutą supilkite į maišymo statinę ir 2 valandas maišykite, kad pašalintumėte srutos burbuliukus.
Aukščiau minėtas mišinys purškiamas į granuliavimo bokštą, o kontroliuojant purškimo slėgį, oro įleidimo temperatūrą, oro išleidimo temperatūrą ir purškimo lakšto dalelių dydį gaunami geros dalelių morfologijos, gero takumaus, siauro dalelių pasiskirstymo diapazono ir vidutinio drėgnumo granuliuoti milteliai. Išcentrinio dažnio konversija yra 26–32, oro įleidimo temperatūra – 250–280 ℃, oro išleidimo temperatūra – 100–120 ℃, o suspensijos įleidimo slėgis – 40–60.
Aukščiau minėti granuliuoti milteliai dedami į cementuoto karbido formą presavimui, kad būtų gautas žalias kūnas. Presavimo metodas yra dvikryptis slėgis, o staklių slėgio tonažas yra 150–200 tonų.
Presuotas žalias korpusas dedamas į džiovinimo krosnį džiovinimui ir kietinimui, kad būtų gautas žalias korpusas su geru žalio korpuso stiprumu.
Aukščiau pateiktas sukietėjęs žalias kūnas dedamas įgrafito tiglisir išdėstyti glaudžiai bei tvarkingai, o tada grafitinis tiglis su žaliu korpusu dedamas į aukštos temperatūros vakuuminę sukepinimo krosnį degimui. Degimo temperatūra yra 2200–2250 ℃, o izoliacijos laikas – 1–2 valandos. Galiausiai gaunama aukštos kokybės beslėgė sukepinta silicio karbido keramika.
Kietosios fazės sukepinimas
Silicio karbido beslėgio sukepinimo procesą galima suskirstyti į kietosios fazės sukepinimą ir skystosios fazės sukepinimą. Skystosios fazės sukepinimo metu reikia pridėti sukepinimo priedų, tokių kaip dvejetainiai ir tretiniai Y2O3 priedai, kad SiC ir jo kompozicinės medžiagos būtų sukepinamos skystosios fazės būdu ir tankėtų žemesnėje temperatūroje. Kietosios fazės sukepintos silicio karbido keramikos paruošimo būdas apima žaliavų maišymą, purškimą granuliuojant, liejimą ir vakuuminį sukepinimą. Konkretus gamybos procesas yra toks:
70–90 % submikroninio α silicio karbido (200–500 nm), 0,1–5 % boro karbido, 4–20 % dervos ir 5–20 % organinio rišiklio dedama į maišytuvą ir įpilama gryno vandens drėgnam maišymui. Po 6–48 valandų sumaišyta suspensija perkošiama per 60–120 akučių sietą;
Sijota suspensija purškiama granuliuojama per purškimo granuliavimo bokštą. Purškimo granuliavimo bokšto įleidimo temperatūra yra 180–260 ℃, o išleidimo temperatūra – 60–120 ℃; granuliuotos medžiagos tūrinis tankis yra 0,85–0,92 g/cm3, takumas – 8–11 s/30 g; granuliuota medžiaga sijojama per 60–120 akučių sietą vėlesniam naudojimui.
Pasirinkite formą pagal norimą gaminio formą, sudėkite granuliuotą medžiagą į formos ertmę ir atlikite kambario temperatūros presavimo formavimą esant 50–200 MPa slėgiui, kad gautumėte žalią kūną; arba po presavimo įdėkite žalią kūną į izostatinį presavimo įrenginį, atlikite izostatinį presavimą esant 200–300 MPa slėgiui ir po antrinio presavimo gaukite žalią kūną;
Aukščiau aprašytais etapais paruoštas žalias korpusas įdedamas į vakuuminę sukepinimo krosnį. Tinkamas produktas yra gatava silicio karbido neperšaunama keramika. Atliekant minėtą sukepinimo procesą, pirmiausia išsiurbiama oras iš sukepinimo krosnies, o kai vakuumo laipsnis pasiekia 3-5 × 10⁻⁶ Pa, inertinės dujos patenka į sukepinimo krosnį iki normalaus slėgio ir tada kaitinamos. Šildymo temperatūros ir laiko santykis yra toks: kambario temperatūra iki 800 ℃, 5–8 valandos, 0,5–1 valandos palaikymas šilumoje, nuo 800 ℃ iki 2000–2300 ℃, 6–9 valandos, 1–2 valandos palaikymas šilumoje, tada aušinimas krosnyje iki kambario temperatūros.
Normalaus slėgio sukepinto silicio karbido mikrostruktūra ir grūdelių riba
Trumpai tariant, karšto presavimo sukepinimo būdu pagaminta keramika pasižymi geresnėmis eksploatacinėmis savybėmis, tačiau gamybos sąnaudos taip pat labai padidėja; beslėgio sukepinimo būdu pagamintai keramikai reikia didesnių žaliavų, aukšta sukepinimo temperatūra, dideli gaminio dydžio pokyčiai, sudėtingas procesas ir mažas eksploatacines savybes; reakcinio sukepinimo būdu pagaminti keramikos gaminiai pasižymi dideliu tankiu, geromis antibalistinėmis savybėmis ir santykinai mažomis paruošimo sąnaudomis. Įvairūs silicio karbido keramikos sukepinimo paruošimo procesai turi savų privalumų ir trūkumų, o taikymo scenarijai taip pat skirsis. Geriausia pasirinkti tinkamą paruošimo metodą pagal gaminį ir rasti pusiausvyrą tarp mažos kainos ir didelio našumo.
Įrašo laikas: 2024 m. spalio 29 d.