अभिक्रिया सिंटरिंग आणि दाबविरहित सिंटरिंग सिलिकॉन कार्बाइड सिरॅमिक तयार करण्याची प्रक्रिया

प्रतिक्रिया सिंटरिंग

प्रतिक्रिया सिंटरिंगसिलिकॉन कार्बाइड सिरॅमिकउत्पादन प्रक्रियेमध्ये सिरॅमिक कॉम्पॅक्टिंग, सिंटरिंग फ्लक्स इन्फिल्ट्रेशन एजंट कॉम्पॅक्टिंग, रिॲक्शन सिंटरिंग सिरॅमिक उत्पादन तयारी, सिलिकॉन कार्बाइड वुड सिरॅमिक तयारी आणि इतर टप्प्यांचा समावेश आहे.

प्रतिक्रिया सिंटरिंग सिलिकॉन कार्बाइड नोझल

प्रथम, ८०-९०% सिरॅमिक पावडर (एक किंवा दोन प्रकारच्या पावडरपासून बनलेली)सिलिकॉन कार्बाइड पावडरआणि बोरॉन कार्बाइड पावडर), ३-१५% कार्बन स्रोत पावडर (कार्बन ब्लॅक आणि फिनोलिक रेझिन यांपैकी एक किंवा दोनपासून बनलेली) आणि ५-१५% मोल्डिंग एजंट (फिनोलिक रेझिन, पॉलिथिलीन ग्लायकोल, हायड्रॉक्सीमिथाइल सेल्युलोज किंवा पॅराफिन) बॉल मिल वापरून एकसारखे मिसळले जातात, ज्यामुळे एक मिश्र पावडर मिळते, जी स्प्रे-ड्राय करून दाणेदार बनवली जाते, आणि नंतर विविध विशिष्ट आकारांचे सिरॅमिक कॉम्पॅक्ट मिळवण्यासाठी साच्यात दाबली जाते.
दुसरे म्हणजे, 60-80% सिलिकॉन पावडर, 3-10% सिलिकॉन कार्बाइड पावडर आणि 37-10% बोरॉन नायट्राइड पावडर समान रीतीने मिसळून, साच्यात दाबून सिंटरिंग फ्लक्स इन्फिल्ट्रेशन एजंट कॉम्पॅक्ट मिळवला जातो.
त्यानंतर सिरॅमिक कॉम्पॅक्ट आणि सिंटर्ड इन्फिल्ट्रंट कॉम्पॅक्ट एकत्र रचले जातात, आणि कमीतकमी ५×१०⁻¹ Pa व्हॅक्यूम डिग्री असलेल्या व्हॅक्यूम फर्नेसमध्ये तापमान १४५०-१७५०℃ पर्यंत वाढवून १-३ तासांसाठी सिंटरिंग व उष्णता टिकवून ठेवली जाते, ज्यामुळे रिॲक्शन सिंटर्ड सिरॅमिक उत्पादन मिळते. सिंटर्ड सिरॅमिकच्या पृष्ठभागावरील इन्फिल्ट्रंटचा अवशेष टॅप करून काढला जातो, ज्यामुळे एक घन सिरॅमिक शीट मिळते आणि कॉम्पॅक्टचा मूळ आकार कायम राखला जातो.
शेवटी, अभिक्रिया सिंटरिंग प्रक्रिया अवलंबली जाते, म्हणजेच, उच्च तापमानात अभिक्रियाशीलता असलेला द्रव सिलिकॉन किंवा सिलिकॉन मिश्रधातू केशिका बलाच्या प्रभावाखाली कार्बन असलेल्या सच्छिद्र सिरॅमिक ब्लँकमध्ये शिरतो आणि त्यातील कार्बनसोबत अभिक्रिया करून सिलिकॉन कार्बाइड तयार करतो, ज्यामुळे त्याचे आकारमान वाढते आणि उरलेली छिद्रे मूल सिलिकॉनने भरली जातात. सच्छिद्र सिरॅमिक ब्लँक शुद्ध कार्बन किंवा सिलिकॉन कार्बाइड/कार्बन-आधारित संमिश्र पदार्थ असू शकतो. पहिला प्रकार सेंद्रिय रेझिन, छिद्र निर्माण करणारा पदार्थ आणि द्रावक यांचे उत्प्रेरकीय क्युरिंग आणि पायरोलायझिंग करून मिळवला जातो. दुसरा प्रकार सिलिकॉन कार्बाइड कण/रेझिन-आधारित संमिश्र पदार्थांचे पायरोलायझिंग करून सिलिकॉन कार्बाइड/कार्बन-आधारित संमिश्र पदार्थ मिळवून, किंवा α-SiC आणि कार्बन पावडर हे प्रारंभिक साहित्य म्हणून वापरून आणि दाबण्याची किंवा इंजेक्शन मोल्डिंग प्रक्रिया वापरून संमिश्र पदार्थ मिळवून मिळवला जातो.

दाबविरहित सिंटरिंग

सिलिकॉन कार्बाइडच्या दाबविरहित सिंटरिंग प्रक्रियेचे घन-अवस्था सिंटरिंग आणि द्रव-अवस्था सिंटरिंग असे वर्गीकरण करता येते. अलिकडच्या वर्षांत, यावर संशोधन झाले आहे.सिलिकॉन कार्बाइड सिरॅमिक्सदेश-विदेशात प्रामुख्याने द्रव-अवस्था सिंटरिंगवर लक्ष केंद्रित केले आहे. सिरॅमिक तयार करण्याची प्रक्रिया खालीलप्रमाणे आहे: मिश्रित सामग्रीचे बॉल मिलिंग–>स्प्रे ग्रॅन्युलेशन–>ड्राय प्रेसिंग–>ग्रीन बॉडीचे घनीकरण–>व्हॅक्यूम सिंटरिंग.

दाबविरहित सिंटर्ड सिलिकॉन कार्बाइड उत्पादने

बॉल मिलमध्ये ९६-९९ भाग सिलिकॉन कार्बाइड अल्ट्राफाईन पावडर (५०-५००nm), १-२ भाग बोरॉन कार्बाइड अल्ट्राफाईन पावडर (५०-५००nm), ०.२-१ भाग नॅनो-टायटॅनियम बोराइड (३०-८०nm), १०-२० भाग पाण्यात विरघळणारे फिनोलिक रेझिन आणि ०.१-०.५ भाग उच्च-कार्यक्षमता डिस्पर्संट घालून २४ तास बॉल मिलिंग आणि मिश्रण करा, आणि तयार झालेली स्लरी मिक्सिंग बॅरलमध्ये टाकून त्यातील बुडबुडे काढून टाकण्यासाठी २ तास ढवळा.
वरील मिश्रण ग्रॅन्युलेशन टॉवरमध्ये फवारले जाते आणि फवारणीचा दाब, हवेच्या प्रवेशद्वाराचे तापमान, हवेच्या निर्गमनाचे तापमान आणि फवारणी केलेल्या शीटच्या कणांचा आकार नियंत्रित करून, चांगल्या कणांची रचना, चांगली प्रवाहीता, कणांच्या वितरणाची मर्यादित श्रेणी आणि मध्यम आर्द्रता असलेली ग्रॅन्युलेशन पावडर मिळवली जाते. केंद्रापसारक वारंवारता रूपांतरण २६-३२, हवेच्या प्रवेशद्वाराचे तापमान २५०-२८०℃, हवेच्या निर्गमनाचे तापमान १००-१२०℃ आणि स्लरीचा प्रवेशद्वारावरील दाब ४०-६० असतो.
वरील ग्रॅन्युलेशन पावडर सिमेंटेड कार्बाइड मोल्डमध्ये दाबून ग्रीन बॉडी मिळवली जाते. दाबण्याची पद्धत द्विदिशीय दाब आहे आणि मशीन टूलची दाब क्षमता १५०-२०० टन आहे.
दाबलेल्या कच्च्या वस्तूला वाळवण्यासाठी आणि पक्के करण्यासाठी वाळवण्याच्या भट्टीत ठेवले जाते, जेणेकरून चांगली कच्ची वस्तू ताकद असलेली कच्ची वस्तू मिळेल.
वरील प्रक्रिया केलेला कच्चा भाग एकाग्राफाइट क्रुसिबलआणि ते जवळजवळ व व्यवस्थितपणे रचून, नंतर ग्रीन बॉडी असलेली ग्रॅफाइट क्रुसिबल भाजण्यासाठी उच्च-तापमान व्हॅक्यूम सिंटरिंग फर्नेसमध्ये ठेवली जाते. भाजण्याचे तापमान २२००-२२५०℃ असते आणि इन्सुलेशनचा वेळ १-२ तास असतो. शेवटी, उच्च-कार्यक्षमतेचे दाबविरहित सिंटर्ड सिलिकॉन कार्बाइड सिरेमिक्स मिळवले जातात.

घन-अवस्था सिंटरिंग

सिलिकॉन कार्बाइडच्या दाबविरहित सिंटरिंग प्रक्रियेचे घन-अवस्था सिंटरिंग आणि द्रव-अवस्था सिंटरिंग असे वर्गीकरण करता येते. द्रव-अवस्था सिंटरिंगसाठी, SiC आणि त्याच्या संमिश्र पदार्थांमध्ये द्रव-अवस्था सिंटरिंग घडवून आणण्यासाठी आणि कमी तापमानात घनता वाढवण्यासाठी, Y2O3 बायनरी आणि टर्नरी ॲडिटिव्ह्जसारख्या सिंटरिंग ॲडिटिव्ह्जची भर घालणे आवश्यक असते. घन-अवस्था सिंटर्ड सिलिकॉन कार्बाइड सिरॅमिक्सच्या निर्मिती पद्धतीमध्ये कच्च्या मालाचे मिश्रण, स्प्रे ग्रॅन्युलेशन, मोल्डिंग आणि व्हॅक्यूम सिंटरिंग यांचा समावेश होतो. विशिष्ट उत्पादन प्रक्रिया खालीलप्रमाणे आहे:
70-90% सबमायक्रॉन α सिलिकॉन कार्बाइड (200-500nm), 0.1-5% बोरॉन कार्बाइड, 4-20% रेझिन आणि 5-20% ऑरगॅनिक बाइंडर एका मिक्सरमध्ये टाकून ओल्या मिश्रणासाठी त्यात शुद्ध पाणी मिसळले जाते. 6-48 तासांनंतर, तयार झालेली स्लरी 60-120 मेशच्या चाळणीतून गाळली जाते;
चाळलेल्या स्लरीचे स्प्रे ग्रॅन्युलेशन टॉवरद्वारे स्प्रे ग्रॅन्युलेशन केले जाते. स्प्रे ग्रॅन्युलेशन टॉवरचे इनलेट तापमान 180-260℃ आणि आउटलेट तापमान 60-120℃ असते; दाणेदार पदार्थाची स्थूल घनता 0.85-0.92g/cm3 आणि प्रवाहीपणा 8-11s/30g असतो; दाणेदार पदार्थ नंतरच्या वापरासाठी 60-120 मेश चाळणीतून चाळला जातो;
उत्पादनाच्या इच्छित आकारानुसार साचा निवडा, दाणेदार पदार्थ साच्याच्या पोकळीत भरा, आणि खोलीच्या तापमानावर ५०-२०० MPa दाबाने संपीडन मोल्डिंग करून ग्रीन बॉडी मिळवा; किंवा संपीडन मोल्डिंगनंतर ग्रीन बॉडी आयसोस्टॅटिक प्रेसिंग उपकरणात ठेवा, २००-३०० MPa दाबाने आयसोस्टॅटिक प्रेसिंग करा, आणि दुय्यम दाबणीनंतर ग्रीन बॉडी मिळवा;
वरील टप्प्यांमध्ये तयार केलेला ग्रीन बॉडी (कच्चा नमुना) सिंटरिंगसाठी व्हॅक्यूम सिंटरिंग फर्नेसमध्ये ठेवा, आणि पात्र ठरलेली वस्तू म्हणजे तयार सिलिकॉन कार्बाइड बुलेटप्रूफ सिरॅमिक होय; वरील सिंटरिंग प्रक्रियेमध्ये, प्रथम सिंटरिंग फर्नेस रिकामा केला जातो, आणि जेव्हा व्हॅक्यूमची पातळी 3-5×10-2 Pa पर्यंत पोहोचते, तेव्हा सामान्य दाबावर सिंटरिंग फर्नेसमध्ये निष्क्रिय वायू सोडला जातो आणि नंतर गरम केले जाते. गरम करण्याचे तापमान आणि वेळ यांचे प्रमाण खालीलप्रमाणे आहे: खोलीच्या तापमानापासून 800℃ पर्यंत, 5-8 तास, 0.5-1 तास उष्णता टिकवून ठेवणे, 800℃ पासून 2000-2300℃ पर्यंत, 6-9 तास, 1 ते 2 तास उष्णता टिकवून ठेवणे, आणि नंतर फर्नेससोबत थंड करून खोलीच्या तापमानापर्यंत आणले जाते.

सामान्य दाबावर सिंटर्ड केलेल्या सिलिकॉन कार्बाइडची सूक्ष्मसंरचना आणि कणसीमा

थोडक्यात सांगायचे झाल्यास, हॉट प्रेसिंग सिंटरिंग प्रक्रियेद्वारे उत्पादित सिरॅमिक्सची कार्यक्षमता उत्तम असते, परंतु उत्पादन खर्चही मोठ्या प्रमाणात वाढतो; दाबविरहित सिंटरिंगद्वारे तयार केलेल्या सिरॅमिक्ससाठी उच्च कच्च्या मालाची आवश्यकता, उच्च सिंटरिंग तापमान, उत्पादनाच्या आकारात मोठे बदल, गुंतागुंतीची प्रक्रिया आणि कमी कार्यक्षमता असते; रिॲक्शन सिंटरिंग प्रक्रियेद्वारे उत्पादित सिरॅमिक उत्पादनांची घनता जास्त असते, त्यांची बॅलिस्टिक-विरोधी कार्यक्षमता चांगली असते आणि निर्मितीचा खर्च तुलनेने कमी असतो. सिलिकॉन कार्बाइड सिरॅमिक्सच्या विविध सिंटरिंग तयारी प्रक्रियांचे स्वतःचे फायदे आणि तोटे आहेत आणि त्यांच्या वापराची परिस्थिती देखील वेगवेगळी असते. उत्पादनानुसार योग्य तयारी पद्धत निवडणे आणि कमी खर्च व उच्च कार्यक्षमता यांच्यात संतुलन साधणे हे सर्वोत्तम धोरण आहे.