Reactie sinteren
De reactie sinterensiliciumcarbide keramiekHet productieproces omvat het verdichten van keramiek, het verdichten van het sinterflux-infiltratiemiddel, het reactief sinteren van het keramische product, het bereiden van het siliciumcarbide-houtkeramiek en andere stappen.
Reactie sinteren siliciumcarbide spuitmond
Eerst wordt 80-90% keramisch poeder (bestaande uit één of twee poeders vansiliciumcarbidepoederen boorcarbidepoeder), 3-15% koolstofbronpoeder (samengesteld uit een of twee van koolstofzwart en fenolhars) en 5-15% vormmiddel (fenolhars, polyethyleenglycol, hydroxymethylcellulose of paraffine) worden gelijkmatig gemengd met behulp van een kogelmolen om een gemengd poeder te verkrijgen, dat wordt gesproeidroogd en gegranuleerd en vervolgens in een mal wordt geperst om een keramisch compact te verkrijgen met verschillende specifieke vormen.
Ten tweede worden 60-80% siliciumpoeder, 3-10% siliciumcarbidepoeder en 37-10% boornitridepoeder gelijkmatig gemengd en in een mal geperst om een sinterflux-infiltratiemiddelcompact te verkrijgen.
Het keramische compact en het gesinterde infiltrantcompact worden vervolgens op elkaar gestapeld en de temperatuur wordt verhoogd tot 1450-1750 °C in een vacuümoven met een vacuüm van minimaal 5 × 10-1 Pa. Het sinteren en de warmtebehoud gedurende 1-3 uur zorgen voor een reactief gesinterd keramisch product. De infiltrantresten op het oppervlak van het gesinterde keramiek worden verwijderd door te kloppen, waardoor een dichte keramische plaat ontstaat. De oorspronkelijke vorm van het compact blijft behouden.
Ten slotte wordt het reactiesinterproces toegepast, waarbij vloeibaar silicium of een siliciumlegering met reactieve activiteit bij hoge temperatuur onder invloed van capillaire kracht infiltreert in de poreuze keramische plaat die koolstof bevat en reageert met de koolstof daarin om siliciumcarbide te vormen, dat in volume zal toenemen, terwijl de resterende poriën worden gevuld met elementair silicium. De poreuze keramische plaat kan bestaan uit zuivere koolstof of een composietmateriaal op basis van siliciumcarbide/koolstof. De eerste wordt verkregen door katalytische uitharding en pyrolyse van een organische hars, een poriënvormer en een oplosmiddel. De laatste wordt verkregen door pyrolyse van siliciumcarbidedeeltjes/harsgebaseerde composietmaterialen om composietmaterialen op basis van siliciumcarbide/koolstof te verkrijgen, of door α-SiC en koolstofpoeder als uitgangsmaterialen te gebruiken en een pers- of spuitgietproces te gebruiken om het composietmateriaal te verkrijgen.
Drukloos sinteren
Het drukloze sinterproces van siliciumcarbide kan worden onderverdeeld in vaste-fase sinteren en vloeibare-fase sinteren. De laatste jaren is er veel onderzoek gedaan naarsiliciumcarbide keramiekIn binnen- en buitenland heeft de industrie zich voornamelijk gericht op het sinteren in vloeibare fase. Het keramische bereidingsproces is: kogelmalen van gemengd materiaal – sproeigranulatie – droogpersen – groene stolling – vacuümsinteren.
Drukloze gesinterde siliciumcarbideproducten
Voeg 96-99 delen siliciumcarbide-ultrafijn poeder (50-500 nm), 1-2 delen boorcarbide-ultrafijn poeder (50-500 nm), 0,2-1 deel nano-titaniumboride (30-80 nm), 10-20 delen in water oplosbare fenolhars en 0,1-0,5 delen zeer efficiënt dispergeermiddel toe aan de kogelmolen om 24 uur te malen en te mengen. Doe de gemengde suspensie in een mengvat om 2 uur te roeren om luchtbellen in de suspensie te verwijderen.
Het bovenstaande mengsel wordt in de granulatietoren gespoten. Door de sproeidruk, de luchtinlaattemperatuur, de luchtuitlaattemperatuur en de deeltjesgrootte van het sproeivlak te regelen, wordt een granulatiepoeder met een goede deeltjesmorfologie, goede vloeibaarheid, een smal deeltjesverdelingsbereik en een gematigde vochtigheid verkregen. De centrifugale frequentieomzetting bedraagt 26-32, de luchtinlaattemperatuur 250-280 °C, de luchtuitlaattemperatuur 100-120 °C en de slurry-inlaatdruk 40-60 °C.
Het bovenstaande granulaatpoeder wordt in een hardmetalen mal geperst om een groene massa te verkrijgen. De persmethode is bidirectionele druk en de druk van de machine bedraagt 150-200 ton.
Het geperste groene lichaam wordt in een droogoven geplaatst om te drogen en uit te harden, zodat een groen lichaam met een goede sterkte wordt verkregen.
Het bovenstaande uitgeharde groene lichaam wordt in eengrafietkroesen dicht op elkaar en netjes gerangschikt, waarna de grafietkroes met het groene lichaam in een hogedruk vacuümsinteroven wordt geplaatst om te worden gebakken. De baktemperatuur is 2200-2250 °C en de isolatietijd is 1-2 uur. Uiteindelijk worden hoogwaardige, drukloze, gesinterde siliciumcarbidekeramieken verkregen.
Vaste-fase sinteren
Het drukloze sinterproces van siliciumcarbide kan worden onderverdeeld in vaste-fase sinteren en vloeibare-fase sinteren. Vloeistoffase sinteren vereist de toevoeging van sinteradditieven, zoals binaire en ternaire Y₂O₂-additieven, om SiC en de composietmaterialen ervan vloeibaar-fase sinteren te laten vertonen en verdichting bij een lagere temperatuur te bereiken. De bereidingsmethode voor vast-fase gesinterd siliciumcarbidekeramiek omvat het mengen van grondstoffen, sproeigranulatie, vormen en vacuümsinteren. Het specifieke productieproces is als volgt:
70-90% submicron α siliciumcarbide (200-500 nm), 0,1-5% boorcarbide, 4-20% hars en 5-20% organisch bindmiddel worden in een menger gedaan en met zuiver water gemengd voor een natte menging. Na 6-48 uur wordt de gemengde slurry door een zeef met een maaswijdte van 60-120 gezeefd;
De gezeefde slurry wordt gegranuleerd via een sproeigranulatietoren. De inlaattemperatuur van de sproeigranulatietoren is 180-260 °C en de uitlaattemperatuur is 60-120 °C; de bulkdichtheid van het gegranuleerde materiaal is 0,85-0,92 g/cm³, de vloeibaarheid is 8-11 s/30 g; het gegranuleerde materiaal wordt gezeefd door een zeef van 60-120 mesh voor later gebruik;
Selecteer een mal op basis van de gewenste productvorm, laad het gegranuleerde materiaal in de mal en voer persgieten uit bij kamertemperatuur met een druk van 50-200 MPa om een groen lichaam te verkrijgen; of plaats het groene lichaam na het persgieten in een isostatisch persapparaat, voer isostatisch persen uit bij een druk van 200-300 MPa en verkrijg een groen lichaam na secundair persen;
Plaats het groene lichaam, bereid in de bovenstaande stappen, in een vacuümsinteroven om te sinteren. Het gekwalificeerde materiaal is het afgewerkte kogelwerende siliciumcarbide keramiek. In het bovenstaande sinterproces wordt de sinteroven eerst geëvacueerd. Wanneer het vacuüm 3,5 x 10-2 Pa bereikt, wordt het inerte gas in de sinteroven geleid tot normale druk en vervolgens verwarmd. De verhouding tussen de verwarmingstemperatuur en de verwarmingstijd is: kamertemperatuur tot 800 °C, 5-8 uur, warmtebehoud gedurende 0,5-1 uur, van 800 °C tot 2000-2300 °C, 6-9 uur, warmtebehoud gedurende 1 tot 2 uur, en vervolgens afgekoeld met de oven en teruggebracht tot kamertemperatuur.
Microstructuur en korrelgrens van siliciumcarbide gesinterd bij normale druk
Kortom, keramiek geproduceerd door middel van een warmpers-sinterproces levert betere prestaties, maar de productiekosten zijn ook aanzienlijk hoger. Keramiek geproduceerd door drukloos sinteren vereist hogere grondstoffen, een hoge sintertemperatuur, grote veranderingen in productgrootte, een complex proces en lage prestaties. Keramische producten geproduceerd door middel van een reactie-sinterproces hebben een hoge dichtheid, goede antiballistische eigenschappen en relatief lage bereidingskosten. Verschillende sinterbereidingsprocessen voor siliciumcarbidekeramiek hebben hun eigen voor- en nadelen, en de toepassingsscenario's zullen ook verschillen. Het is verstandig om de juiste bereidingsmethode te kiezen op basis van het product en een balans te vinden tussen lage kosten en hoge prestaties.
Plaatsingstijd: 29-10-2024