Sinterizarea prin reacție
Reacția de sinterizareceramică din carbură de siliciuProcesul de producție include compactarea ceramicii, compactarea agentului de infiltrare a fluxului de sinterizare, prepararea produsului ceramic prin sinterizare prin reacție, prepararea ceramicii din lemn cu carbură de siliciu și alte etape.
Duză de carbură de siliciu pentru sinterizare prin reacție
În primul rând, 80-90% pulbere ceramică (compusă din una sau două pulberi depulbere de carbură de siliciuși pulbere de carbură de bor), 3-15% pulbere sursă de carbon (compusă dintr-unul sau două tipuri de negru de fum și rășină fenolică) și 5-15% agent de turnare (rășină fenolică, polietilen glicol, hidroximetilceluloză sau parafină) sunt amestecate uniform folosind o moară cu bile pentru a obține o pulbere mixtă, care este uscată prin pulverizare și granulată, apoi presată într-o matriță pentru a obține un compact ceramic cu diverse forme specifice.
În al doilea rând, se amestecă uniform 60-80% pulbere de siliciu, 3-10% pulbere de carbură de siliciu și 37-10% pulbere de nitrură de bor și se presează într-o matriță pentru a obține un compact de agent de infiltrare a fluxului de sinterizare.
Compacta ceramica și compactul de infiltrat sinterizat sunt apoi suprapuse împreună, iar temperatura este ridicată la 1450-1750℃ într-un cuptor cu vid cu un grad de vid de cel puțin 5×10-1 Pa pentru sinterizare și conservare termică timp de 1-3 ore pentru a obține un produs ceramic sinterizat prin reacție. Reziduul de infiltrat de pe suprafața ceramicii sinterizate este îndepărtat prin lovire rapidă pentru a obține o foaie ceramică densă, iar forma originală a compactului este menținută.
În final, se adoptă procesul de sinterizare prin reacție, adică siliciu lichid sau aliaj de siliciu cu activitate de reacție la temperatură înaltă se infiltrează în semifabricatul ceramic poros care conține carbon sub acțiunea forței capilare și reacționează cu carbonul din acesta pentru a forma carbură de siliciu, care se va extinde în volum, iar porii rămași sunt umpluți cu siliciu elementar. Semifabricatul ceramic poros poate fi carbon pur sau material compozit pe bază de carbură de siliciu/carbon. Primul se obține prin întărirea catalitică și pirolizarea unei rășini organice, a unui formator de pori și a unui solvent. Cel de-al doilea se obține prin pirolizarea particulelor de carbură de siliciu/materialelor compozite pe bază de rășină pentru a obține materiale compozite pe bază de carbură de siliciu/carbon sau prin utilizarea α-SiC și a pulberii de carbon ca materii prime și utilizarea unui proces de presare sau turnare prin injecție pentru a obține materialul compozit.
Sinterizare fără presiune
Procesul de sinterizare fără presiune a carburii de siliciu poate fi împărțit în sinterizare în fază solidă și sinterizare în fază lichidă. În ultimii ani, cercetările privindceramică din carbură de siliciuAtât în țară, cât și în străinătate, s-a concentrat în principal pe sinterizarea în fază lichidă. Procesul de preparare a ceramicii este: măcinare cu bile de materiale mixte -> granulare prin pulverizare -> presare uscată -> solidificare a corpului verde -> sinterizare în vid.
Produse din carbură de siliciu sinterizate fără presiune
Adăugați în moara cu bile 96-99 părți de pulbere ultrafină de carbură de siliciu (50-500nm), 1-2 părți de pulbere ultrafină de carbură de bor (50-500nm), 0,2-1 părți de nano-borură de titan (30-80nm), 10-20 părți de rășină fenolică solubilă în apă și 0,1-0,5 părți de dispersant de înaltă eficiență pentru măcinarea cu bile și amestecarea timp de 24 de ore, apoi puneți suspensia amestecată într-un cilindru de amestecare pentru agitare timp de 2 ore pentru a îndepărta bulele din suspensie.
Amestecul de mai sus este pulverizat în turnul de granulare, iar prin controlul presiunii de pulverizare, al temperaturii de admisie a aerului, al temperaturii de ieșire a aerului și al dimensiunii particulelor foii de pulverizare se obține pulberea de granulare cu o morfologie bună a particulelor, o fluiditate bună, un interval îngust de distribuție a particulelor și o umiditate moderată. Conversia centrifugă a frecvenței este de 26-32, temperatura de admisie a aerului este de 250-280 ℃, temperatura de ieșire a aerului este de 100-120 ℃, iar presiunea de admisie a suspensiei este de 40-60.
Pulberea granulată de mai sus este plasată într-o matriță din carbură cimentată pentru presare, pentru a obține un corp crud. Metoda de presare este prin presiune bidirecțională, iar tonajul presiunii mașinii-unelte este de 150-200 de tone.
Corpul verde presat este plasat într-un cuptor de uscare pentru uscare și întărire pentru a obține un corp verde cu o bună rezistență a corpului verde.
Corpul verde întărit de mai sus este plasat într-ocreuzet de grafitși aranjate strâns și ordonat, apoi creuzetul de grafit cu corpul verde este plasat într-un cuptor de sinterizare în vid la temperatură înaltă pentru ardere. Temperatura de ardere este de 2200-2250℃, iar timpul de izolare este de 1-2 ore. În final, se obține ceramică de carbură de siliciu sinterizată fără presiune de înaltă performanță.
Sinterizarea în fază solidă
Procesul de sinterizare fără presiune a carburii de siliciu poate fi împărțit în sinterizare în fază solidă și sinterizare în fază lichidă. Sinterizarea în fază lichidă necesită adăugarea de aditivi de sinterizare, cum ar fi aditivii binari și ternari Y2O3, pentru ca SiC și materialele sale compozite să prezinte sinterizare în fază lichidă și să realizeze densificarea la o temperatură mai scăzută. Metoda de preparare a ceramicii din carbură de siliciu sinterizată în fază solidă include amestecarea materiilor prime, granularea prin pulverizare, turnarea și sinterizarea în vid. Procesul specific de producție este următorul:
70-90% carbură de siliciu α submicronică (200-500 nm), 0,1-5% carbură de bor, 4-20% rășină și 5-20% liant organic se pun într-un mixer și se adaugă apă pură pentru amestecare umedă. După 6-48 de ore, suspensia amestecată se trece printr-o sită cu ochiuri de 60-120;
Suspensia cernută este granulată prin pulverizare printr-un turn de granulare prin pulverizare. Temperatura de intrare a turnului de granulare prin pulverizare este de 180-260℃, iar temperatura de ieșire este de 60-120℃; densitatea volumetrică a materialului granulat este de 0,85-0,92g/cm3, fluiditatea este de 8-11s/30g; materialul granulat este cernut printr-o sită cu ochiuri de 60-120 pentru utilizare ulterioară;
Selectați o matriță în funcție de forma dorită a produsului, încărcați materialul granulat în cavitatea matriței și efectuați turnarea prin compresie la temperatura camerei la o presiune de 50-200 MPa pentru a obține un corp crud; sau plasați corpul crud după turnarea prin compresie într-un dispozitiv de presare izostatică, efectuați presarea izostatică la o presiune de 200-300 MPa și obțineți un corp crud după presarea secundară;
Se introduce corpul verde preparat în etapele de mai sus într-un cuptor de sinterizare în vid pentru sinterizare, iar cel calificat este ceramica antiglonț din carbură de siliciu finită; în procesul de sinterizare de mai sus, se evacuează mai întâi cuptorul de sinterizare, iar când gradul de vid atinge 3-5×10-2 După Pa, gazul inert este trecut în cuptorul de sinterizare la presiune normală și apoi încălzit. Relația dintre temperatura de încălzire și timp este: de la temperatura camerei la 800℃, 5-8 ore, menținere la căldură timp de 0,5-1 oră, de la 800℃ la 2000-2300℃, 6-9 ore, menținere la căldură timp de 1 până la 2 ore, apoi se răcește în cuptor și se aduce la temperatura camerei.
Microstructura și limita granulară a carburii de siliciu sinterizate la presiune normală
Pe scurt, ceramica fabricată prin procesul de sinterizare prin presare la cald are performanțe mai bune, dar și costul de producție crește considerabil; ceramica preparată prin sinterizare fără presiune necesită materii prime mai mari, temperatură de sinterizare ridicată, variații mari ale dimensiunii produsului, procese complexe și performanțe scăzute; produsele ceramice produse prin procesul de sinterizare prin reacție au densitate mare, performanțe antibalistice bune și costuri de preparare relativ scăzute. Diversele procese de preparare a sinterizării ceramicii din carbură de siliciu au propriile avantaje și dezavantaje, iar scenariile de aplicare vor fi, de asemenea, diferite. Cea mai bună politică este să alegeți metoda de preparare potrivită în funcție de produs și să găsiți un echilibru între costul redus și performanța ridicată.
Data publicării: 29 oct. 2024