रिअॅक्शन सिंटरिंग आणि प्रेशरलेस सिंटरिंग सिलिकॉन कार्बाइड सिरेमिक तयारी प्रक्रिया

प्रतिक्रिया सिंटरिंग

प्रतिक्रिया सिंटरिंगसिलिकॉन कार्बाइड सिरेमिकउत्पादन प्रक्रियेमध्ये सिरेमिक कॉम्पॅक्टिंग, सिंटरिंग फ्लक्स इन्फ्लिटेशन एजंट कॉम्पॅक्टिंग, रिअॅक्शन सिंटरिंग सिरेमिक उत्पादन तयारी, सिलिकॉन कार्बाइड लाकूड सिरेमिक तयारी आणि इतर पायऱ्यांचा समावेश आहे.

रिअॅक्शन सिंटरिंग सिलिकॉन कार्बाइड नोजल

प्रथम, ८०-९०% सिरेमिक पावडर (एक किंवा दोन पावडरपासून बनलेली)सिलिकॉन कार्बाइड पावडरआणि बोरॉन कार्बाइड पावडर), ३-१५% कार्बन सोर्स पावडर (एक किंवा दोन कार्बन ब्लॅक आणि फिनोलिक रेझिनपासून बनलेली) आणि ५-१५% मोल्डिंग एजंट (फिनोलिक रेझिन, पॉलीथिलीन ग्लायकॉल, हायड्रॉक्सीमिथाइल सेल्युलोज किंवा पॅराफिन) हे मिश्रण बॉल मिल वापरून समान रीतीने मिसळले जाते. मिश्र पावडर मिळवण्यासाठी, जी स्प्रेने वाळवली जाते आणि दाणेदार केली जाते आणि नंतर साच्यात दाबली जाते ज्यामुळे विविध विशिष्ट आकारांसह सिरेमिक कॉम्पॅक्ट मिळते.
दुसरे म्हणजे, ६०-८०% सिलिकॉन पावडर, ३-१०% सिलिकॉन कार्बाइड पावडर आणि ३७-१०% बोरॉन नायट्राइड पावडर समान रीतीने मिसळले जातात आणि सिंटरिंग फ्लक्स इन्फिलट्रेशन एजंट कॉम्पॅक्ट मिळविण्यासाठी साच्यात दाबले जातात.
सिरेमिक कॉम्पॅक्ट आणि सिंटर्ड इन्फ्लिट्रंट कॉम्पॅक्ट नंतर एकत्र रचले जातात आणि तापमान 5×10-1 Pa पेक्षा कमी नसलेल्या व्हॅक्यूम डिग्री असलेल्या व्हॅक्यूम फर्नेसमध्ये 1450-1750℃ पर्यंत वाढवले ​​जाते जेणेकरून सिंटरिंग आणि उष्णता 1-3 तासांसाठी जतन केली जाईल जेणेकरून रिअॅक्शन सिंटर्ड सिरेमिक उत्पादन मिळेल. सिंटर्ड सिरेमिकच्या पृष्ठभागावरील घुसखोर अवशेष टॅप करून काढून टाकले जातात जेणेकरून दाट सिरेमिक शीट मिळेल आणि कॉम्पॅक्टचा मूळ आकार राखला जाईल.
शेवटी, प्रतिक्रिया सिंटरिंग प्रक्रिया स्वीकारली जाते, म्हणजेच, उच्च तापमानावर प्रतिक्रिया क्रियाकलाप असलेले द्रव सिलिकॉन किंवा सिलिकॉन मिश्र धातु केशिका बलाच्या क्रियेखाली कार्बन असलेल्या सच्छिद्र सिरेमिक रिकाम्या जागेत घुसते आणि त्यातील कार्बनशी प्रतिक्रिया करून सिलिकॉन कार्बाइड तयार करते, जे आकारमानात विस्तारते आणि उर्वरित छिद्रे मूलभूत सिलिकॉनने भरली जातात. सच्छिद्र सिरेमिक रिकाम्या जागा शुद्ध कार्बन किंवा सिलिकॉन कार्बाइड/कार्बन-आधारित संमिश्र पदार्थ असू शकतात. पहिला भाग सेंद्रिय रेझिन, एक छिद्र माजी आणि एक विलायक उत्प्रेरकपणे बरा करून आणि पायरोलायझ करून मिळवला जातो. नंतरचा भाग सिलिकॉन कार्बाइड/कार्बन-आधारित संमिश्र पदार्थ मिळविण्यासाठी सिलिकॉन कार्बाइड कण/रेझिन-आधारित संमिश्र पदार्थांना पायरोलायझ करून किंवा प्रारंभिक सामग्री म्हणून α-SiC आणि कार्बन पावडर वापरून आणि संमिश्र पदार्थ मिळविण्यासाठी दाब किंवा इंजेक्शन मोल्डिंग प्रक्रियेचा वापर करून मिळवला जातो.

प्रेशरलेस सिंटरिंग

सिलिकॉन कार्बाइडची प्रेशरलेस सिंटरिंग प्रक्रिया सॉलिड-फेज सिंटरिंग आणि लिक्विड-फेज सिंटरिंगमध्ये विभागली जाऊ शकते. अलिकडच्या वर्षांत, संशोधनसिलिकॉन कार्बाइड सिरेमिक्सदेशांतर्गत आणि परदेशात प्रामुख्याने लिक्विड-फेज सिंटरिंगवर लक्ष केंद्रित केले आहे. सिरेमिक तयार करण्याची प्रक्रिया अशी आहे: मिश्रित मटेरियल बॉल मिलिंग–>स्प्रे ग्रॅन्युलेशन–>ड्राय प्रेसिंग–>ग्रीन बॉडी सॉलिडिफिकेशन–>व्हॅक्यूम सिंटरिंग.

प्रेशरलेस सिंटर्ड सिलिकॉन कार्बाइड उत्पादने

बॉल मिलिंग आणि मिक्सिंगसाठी बॉल मिलमध्ये 96-99 भाग सिलिकॉन कार्बाइड अल्ट्राफाइन पावडर (50-500nm), 1-2 भाग बोरॉन कार्बाइड अल्ट्राफाइन पावडर (50-500nm), 0.2-1 भाग नॅनो-टायटॅनियम बोराइड (30-80nm), 10-20 भाग पाण्यात विरघळणारे फिनोलिक रेझिन आणि 0.1-0.5 भाग उच्च-कार्यक्षमता डिस्पर्संट घाला. बॉल मिलिंग आणि मिक्सिंगसाठी 24 तासांसाठी बॉल मिलमध्ये मिसळा आणि मिक्सिंग बॅरलमध्ये 2 तास ढवळत ठेवा जेणेकरून स्लरीमधील बुडबुडे काढून टाकता येतील.
वरील मिश्रण ग्रॅन्युलेशन टॉवरमध्ये फवारले जाते आणि स्प्रे प्रेशर, एअर इनलेट तापमान, एअर आउटलेट तापमान आणि स्प्रे शीट कण आकार नियंत्रित करून चांगले कण आकारविज्ञान, चांगली तरलता, अरुंद कण वितरण श्रेणी आणि मध्यम आर्द्रता असलेले ग्रॅन्युलेशन पावडर मिळवले जाते. केंद्रापसारक वारंवारता रूपांतरण 26-32 आहे, एअर इनलेट तापमान 250-280℃ आहे, एअर आउटलेट तापमान 100-120℃ आहे आणि स्लरी इनलेट प्रेशर 40-60 आहे.
वरील ग्रॅन्युलेशन पावडर सिमेंटेड कार्बाइड मोल्डमध्ये दाबण्यासाठी ठेवली जाते जेणेकरून हिरवा रंग मिळतो. दाबण्याची पद्धत द्विदिशात्मक दाब आहे आणि मशीन टूल प्रेशर टनेज 150-200 टन आहे.
दाबलेले हिरवे शरीर सुकविण्यासाठी आणि क्युअर करण्यासाठी वाळवण्याच्या ओव्हनमध्ये ठेवले जाते जेणेकरून चांगल्या हिरव्या शरीराची ताकद असलेले हिरवे शरीर मिळते.
वरील बरे केलेले हिरवे शरीर एका मध्ये ठेवले आहेग्रेफाइट क्रूसिबलआणि बारकाईने आणि व्यवस्थितपणे व्यवस्थित केले जाते, आणि नंतर हिरव्या शरीरासह ग्रेफाइट क्रूसिबल फायरिंगसाठी उच्च-तापमानाच्या व्हॅक्यूम सिंटरिंग भट्टीत ठेवले जाते. फायरिंग तापमान 2200-2250℃ आहे आणि इन्सुलेशन वेळ 1-2 तास आहे. शेवटी, उच्च-कार्यक्षमता दाबरहित सिंटर केलेले सिलिकॉन कार्बाइड सिरेमिक मिळतात.

सॉलिड-फेज सिंटरिंग

सिलिकॉन कार्बाइडची प्रेशरलेस सिंटरिंग प्रक्रिया सॉलिड-फेज सिंटरिंग आणि लिक्विड-फेज सिंटरिंगमध्ये विभागली जाऊ शकते. लिक्विड-फेज सिंटरिंगमध्ये Y2O3 बायनरी आणि टर्नरी सिंटरिंग सारख्या सिंटरिंग अॅडिटीव्हजची भर घालणे आवश्यक आहे, जेणेकरून SiC आणि त्याचे कंपोझिट मटेरियल लिक्विड-फेज सिंटरिंग सादर करतील आणि कमी तापमानात डेन्सिफिकेशन साध्य करतील. सॉलिड-फेज सिंटरेड सिलिकॉन कार्बाइड सिरेमिक्सच्या तयारी पद्धतीमध्ये कच्च्या मालाचे मिश्रण, स्प्रे ग्रॅन्युलेशन, मोल्डिंग आणि व्हॅक्यूम सिंटरिंग यांचा समावेश आहे. विशिष्ट उत्पादन प्रक्रिया खालीलप्रमाणे आहे:
७०-९०% सबमायक्रॉन α सिलिकॉन कार्बाइड (२००-५००nm), ०.१-५% बोरॉन कार्बाइड, ४-२०% रेझिन आणि ५-२०% सेंद्रिय बाईंडर मिक्सरमध्ये ठेवले जातात आणि ओल्या मिश्रणासाठी शुद्ध पाण्यात मिसळले जातात. ६-४८ तासांनंतर, मिश्रित स्लरी ६०-१२० जाळीच्या चाळणीतून जाते;
चाळलेल्या स्लरीला स्प्रे ग्रॅन्युलेशन टॉवरद्वारे स्प्रे ग्रॅन्युलेट केले जाते. स्प्रे ग्रॅन्युलेट टॉवरचे इनलेट तापमान १८०-२६०℃ आहे आणि आउटलेट तापमान ६०-१२०℃ आहे; दाणेदार पदार्थाची बल्क घनता ०.८५-०.९२ ग्रॅम/सेमी३ आहे, तरलता ८-११ सेकंद/३० ग्रॅम आहे; दाणेदार पदार्थ नंतर वापरण्यासाठी ६०-१२० जाळीच्या चाळणीतून चाळले जातात;
इच्छित उत्पादनाच्या आकारानुसार साचा निवडा, दाणेदार पदार्थ साच्याच्या पोकळीत लोड करा आणि ग्रीन बॉडी मिळविण्यासाठी खोलीच्या तापमानात 50-200MPa दाबाने कॉम्प्रेशन मोल्डिंग करा; किंवा कॉम्प्रेशन मोल्डिंगनंतर ग्रीन बॉडी आयसोस्टॅटिक प्रेसिंग डिव्हाइसमध्ये ठेवा, 200-300MPa दाबाने आयसोस्टॅटिक प्रेसिंग करा आणि दुय्यम दाबानंतर ग्रीन बॉडी मिळवा;
वरील चरणांमध्ये तयार केलेले ग्रीन बॉडी सिंटरिंगसाठी व्हॅक्यूम सिंटरिंग फर्नेसमध्ये ठेवा आणि पात्र असलेले फिनिश केलेले सिलिकॉन कार्बाइड बुलेटप्रूफ सिरेमिक आहे; वरील सिंटरिंग प्रक्रियेत, प्रथम सिंटरिंग फर्नेस रिकामा करा आणि जेव्हा व्हॅक्यूम डिग्री 3-5×10-2 पर्यंत पोहोचते तेव्हा Pa नंतर, निष्क्रिय वायू सिंटरिंग फर्नेसमध्ये सामान्य दाबाने जातो आणि नंतर गरम केला जातो. गरम तापमान आणि वेळेतील संबंध असा आहे: खोलीचे तापमान 800℃ पर्यंत, 5-8 तास, 0.5-1 तासासाठी उष्णता संरक्षण, 800℃ ते 2000-2300℃ पर्यंत, 6-9 तास, 1 ते 2 तासांसाठी उष्णता संरक्षण, आणि नंतर भट्टीसह थंड करून खोलीच्या तापमानावर आणले जाते.

सामान्य दाबाने सिंटर केलेल्या सिलिकॉन कार्बाइडची सूक्ष्म रचना आणि धान्य सीमा

थोडक्यात, हॉट प्रेसिंग सिंटरिंग प्रक्रियेद्वारे उत्पादित केलेल्या सिरेमिकची कार्यक्षमता चांगली असते, परंतु उत्पादन खर्च देखील मोठ्या प्रमाणात वाढतो; प्रेशरलेस सिंटरिंगद्वारे तयार केलेल्या सिरेमिकमध्ये कच्च्या मालाची आवश्यकता जास्त असते, उच्च सिंटरिंग तापमान, उत्पादनाच्या आकारात मोठे बदल, जटिल प्रक्रिया आणि कमी कार्यक्षमता असते; रिअॅक्शन सिंटरिंग प्रक्रियेद्वारे उत्पादित सिरेमिक उत्पादनांमध्ये उच्च घनता, चांगली अँटी-बॅलिस्टिक कामगिरी आणि तुलनेने कमी तयारी खर्च असतो. सिलिकॉन कार्बाइड सिरेमिकच्या विविध सिंटरिंग तयारी प्रक्रियांचे स्वतःचे फायदे आणि तोटे आहेत आणि अनुप्रयोग परिस्थिती देखील भिन्न असतील. उत्पादनानुसार योग्य तयारी पद्धत निवडणे आणि कमी खर्च आणि उच्च कामगिरीमध्ये संतुलन शोधणे हे सर्वोत्तम धोरण आहे.