Spiekanie reakcyjne
Reakcja spiekaniaceramika z węglika krzemuProces produkcyjny obejmuje zagęszczanie ceramiki, zagęszczanie środka infiltrującego topnik spiekalny, przygotowanie produktu ceramicznego przez spiekanie reakcyjne, przygotowanie ceramiki drzewnej z węglika krzemu i inne kroki.
Dysza z węglika krzemu do spiekania reakcyjnego
Po pierwsze, 80-90% proszku ceramicznego (składającego się z jednego lub dwóch proszków)proszek węglika krzemui proszku węglika boru), 3-15% proszku będącego źródłem węgla (składającego się z jednego lub dwóch składników sadzy i żywicy fenolowej) oraz 5-15% środka formującego (żywicy fenolowej, glikolu polietylenowego, hydroksymetylocelulozy lub parafiny) miesza się równomiernie w młynie kulowym w celu uzyskania proszku mieszanego, który jest suszony rozpyłowo i granulowany, a następnie prasowany w formie w celu uzyskania ceramicznego wypraski o różnych określonych kształtach.
Następnie 60–80% proszku krzemowego, 3–10% proszku węglika krzemu i 37–10% proszku azotku boru miesza się równomiernie, a następnie prasuje w formie w celu uzyskania zwartej masy infiltracyjnej topnika spiekanego.
Następnie kompakt ceramiczny i spiekany kompakt infiltracyjny są układane razem, a temperatura jest podnoszona do 1450-1750℃ w piecu próżniowym o stopniu próżni nie mniejszym niż 5×10-1 Pa w celu spiekania i konserwacji cieplnej przez 1-3 godziny w celu uzyskania reakcji spiekanego produktu ceramicznego. Pozostałość infiltranta na powierzchni spiekanego ceramiki jest usuwana przez stukanie w celu uzyskania gęstej ceramicznej warstwy, a oryginalny kształt kompaktu jest zachowany.
Na koniec stosuje się proces spiekania reakcyjnego, czyli ciekły krzem lub stop krzemu o aktywności reakcyjnej w wysokiej temperaturze infiltruje do porowatego ceramicznego półfabrykatu zawierającego węgiel pod działaniem siły kapilarnej i reaguje z węglem w nim zawartym, tworząc węglik krzemu, który rozszerzy swoją objętość, a pozostałe pory są wypełnione pierwiastkowym krzemem. Porowaty ceramiczny półfabrykat może być czystym węglem lub węglikiem krzemu/materiałem kompozytowym na bazie węgla. Pierwszy z nich uzyskuje się przez katalityczne utwardzanie i pirolizę żywicy organicznej, porotwórcy i rozpuszczalnika. Drugi uzyskuje się przez pirolizę cząstek węglika krzemu/materiałów kompozytowych na bazie żywicy w celu uzyskania materiałów kompozytowych na bazie węglika krzemu/węgla lub przez użycie α-SiC i proszku węglowego jako materiałów wyjściowych i zastosowanie procesu prasowania lub formowania wtryskowego w celu uzyskania materiału kompozytowego.
Spiekanie bezciśnieniowe
Proces spiekania bezciśnieniowego węglika krzemu można podzielić na spiekanie w fazie stałej i spiekanie w fazie ciekłej. W ostatnich latach badania nadceramika z węglika krzemuw kraju i za granicą skupia się głównie na spiekaniu w fazie ciekłej. Proces przygotowania ceramiki to: mielenie mieszanego materiału metodą kulową–>granulacja natryskowa–>prasowanie na sucho–>krzepnięcie w stanie świeżym–>spiekanie próżniowe.
Wyroby z węglika krzemu spiekanego bezciśnieniowo
Dodaj 96-99 części ultradrobnego proszku węglika krzemu (50-500 nm), 1-2 części ultradrobnego proszku węglika boru (50-500 nm), 0,2-1 części nano-boru tytanu (30-80 nm), 10-20 części rozpuszczalnej w wodzie żywicy fenolowej i 0,1-0,5 części wysokowydajnego dyspergatora do młyna kulowego w celu mielenia kulowego i mieszania przez 24 godziny, a następnie umieść wymieszaną zawiesinę w bębnie mieszającym i mieszaj przez 2 godziny, aby usunąć pęcherzyki powietrza z zawiesiny.
Powyższą mieszaninę rozpyla się do wieży granulacyjnej, a proszek granulacyjny o dobrej morfologii cząstek, dobrej płynności, wąskim zakresie rozkładu cząstek i umiarkowanej wilgotności uzyskuje się poprzez kontrolowanie ciśnienia rozpylania, temperatury wlotu powietrza, temperatury wylotu powietrza i wielkości cząstek arkusza rozpylającego. Przeliczanie częstotliwości wirowania wynosi 26-32, temperatura wlotu powietrza wynosi 250-280℃, temperatura wylotu powietrza wynosi 100-120℃, a ciśnienie wlotu zawiesiny wynosi 40-60.
Powyższy proszek granulacyjny umieszcza się w formie z węglika spiekanego w celu sprasowania w celu uzyskania zielonego ciała. Metodą sprasowania jest dwukierunkowe ciśnienie, a tonaż nacisku obrabiarki wynosi 150-200 ton.
Sprasowane surowe ciało stałe umieszczane jest w piecu suszarniczym w celu wysuszenia i utwardzenia, w wyniku czego uzyskuje się surowe ciało stałe o dobrej wytrzymałości.
Wyżej utwardzony zielony korpus umieszcza się wtygiel grafitowyi ułożone ściśle i schludnie, a następnie tygiel grafitowy z zielonym korpusem umieszczany jest w piecu do spiekania próżniowego o wysokiej temperaturze w celu wypalenia. Temperatura wypalania wynosi 2200-2250℃, a czas izolacji wynosi 1-2 godziny. Na koniec uzyskuje się wysokowydajną bezciśnieniową ceramikę z węglika krzemu.
Spiekanie w fazie stałej
Proces spiekania bezciśnieniowego węglika krzemu można podzielić na spiekanie w fazie stałej i spiekanie w fazie ciekłej. Spiekanie w fazie ciekłej wymaga dodania dodatków spiekających, takich jak dodatki binarne i trójskładnikowe Y2O3, aby SiC i jego materiały kompozytowe miały spiekanie w fazie ciekłej i osiągnęły zagęszczenie w niższej temperaturze. Metoda przygotowania ceramiki z węglika krzemu spiekanego w fazie stałej obejmuje mieszanie surowców, granulację natryskową, formowanie i spiekanie próżniowe. Konkretny proces produkcyjny jest następujący:
70-90% węglika krzemu α submikronowego (200-500nm), 0,1-5% węglika boru, 4-20% żywicy i 5-20% spoiwa organicznego umieszcza się w mieszalniku i dodaje się czystą wodę do mieszania na mokro. Po 6-48 godzinach mieszaną zawiesinę przepuszcza się przez sito o oczkach 60-120;
Przesianą zawiesinę granuluje się natryskowo w wieży granulacji natryskowej. Temperatura wlotowa wieży granulacji natryskowej wynosi 180-260℃, a temperatura wylotowa 60-120℃; gęstość nasypowa materiału granulowanego wynosi 0,85-0,92 g/cm3, płynność 8-11 s/30 g; materiał granulowany przesiewa się przez sito o oczkach 60-120 do późniejszego wykorzystania;
Wybierz formę zgodnie z pożądanym kształtem produktu, załaduj granulat do wnęki formy i przeprowadź formowanie kompresyjne w temperaturze pokojowej przy ciśnieniu 50–200 MPa, aby uzyskać zielony korpus; lub umieść zielony korpus po formowaniu kompresyjnym w urządzeniu do prasowania izostatycznego, przeprowadź prasowanie izostatyczne przy ciśnieniu 200–300 MPa i uzyskaj zielony korpus po prasowaniu wtórnym;
Umieść zielone ciało przygotowane w powyższych krokach w piecu do spiekania próżniowego w celu spiekania, a kwalifikowanym jest gotowa kuloodporna ceramika z węglika krzemu; w powyższym procesie spiekania najpierw ewakuuj piec do spiekania, a gdy stopień próżni osiągnie 3-5×10-2 Po Pa, gaz obojętny jest przepuszczany do pieca do spiekania do normalnego ciśnienia, a następnie podgrzewany. Zależność między temperaturą nagrzewania a czasem jest następująca: temperatura pokojowa do 800℃, 5-8 godzin, konserwacja cieplna przez 0,5-1 godzinę, od 800℃ do 2000-2300℃, 6-9 godzin, konserwacja cieplna przez 1 do 2 godzin, a następnie chłodzony piecem i obniżany do temperatury pokojowej.
Mikrostruktura i granica ziaren węglika krzemu spiekanego pod ciśnieniem normalnym
Krótko mówiąc, ceramika produkowana w procesie spiekania na gorąco ma lepszą wydajność, ale koszt produkcji również znacznie wzrasta; ceramika przygotowywana w procesie spiekania bezciśnieniowego ma wyższe wymagania surowcowe, wysoką temperaturę spiekania, duże zmiany wielkości produktu, złożony proces i niską wydajność; produkty ceramiczne produkowane w procesie spiekania reakcyjnego mają wysoką gęstość, dobre właściwości antybalistyczne i stosunkowo niskie koszty przygotowania. Różne procesy przygotowania spiekania ceramiki węglika krzemu mają swoje zalety i wady, a scenariusze zastosowań również będą różne. Najlepszą polityką jest wybór właściwej metody przygotowania w zależności od produktu i znalezienie równowagi między niskim kosztem a wysoką wydajnością.
Czas publikacji: 29-paź-2024