Reakcijsko sintranje
Reakcijsko sintranjesilicijev karbid keramikaProizvodni proces vključuje stiskanje keramike, stiskanje s sintranjem in infiltracijskim sredstvom, pripravo keramičnih izdelkov z reakcijskim sintranjem, pripravo lesnokeramične mase iz silicijevega karbida in druge korake.
Šoba iz silicijevega karbida za reakcijsko sintranje
Najprej se 80–90 % keramičnega prahu (sestavljenega iz enega ali dveh prahovsilicijev karbidni prahin prah borovega karbida), 3–15 % prahu vira ogljika (sestavljenega iz enega ali dveh ogljikovih črk in fenolne smole) in 5–15 % oblikovalnega sredstva (fenolna smola, polietilen glikol, hidroksimetil celuloza ali parafin) se enakomerno zmešajo s krogličnim mlinom, da se dobi mešani prah, ki se posuši z razprševanjem in granulira, nato pa se stisne v kalup, da se dobi keramični kompakt z različnimi specifičnimi oblikami.
Drugič, 60-80 % silicijevega prahu, 3-10 % silicijevega karbidnega prahu in 37-10 % borovega nitrida v prahu se enakomerno zmešajo in stisnejo v kalup, da dobimo kompakt za infiltracijo sintralnega fluksa.
Keramični kompakt in sintran infiltracijski kompakt se nato zložita skupaj, temperatura pa se v vakuumski peči s stopnjo vakuuma najmanj 5 × 10⁻¹ Pa dvigne na 1450–1750 ℃ za sintranje in ohranjanje toplote 1–3 ure, da se dobi reakcijsko sintran keramični izdelek. Ostanki infiltracijskega kompakta na površini sintrane keramike se odstranijo s tapkanjem, da se dobi gosta keramična plošča, pri čemer se ohrani prvotna oblika kompakta.
Končno se uporabi postopek reakcijskega sintranja, pri katerem tekoči silicij ali silicijeva zlitina z reakcijsko aktivnostjo pri visoki temperaturi prodre v porozni keramični surovec, ki vsebuje ogljik, pod delovanjem kapilarne sile in reagira z ogljikom v njem, da tvori silicijev karbid, ki se razširi v prostornini, preostale pore pa se zapolnijo z elementarnim silicijem. Porozni keramični surovec je lahko iz čistega ogljika ali kompozitnega materiala na osnovi silicijevega karbida/ogljika. Prvi se dobi s katalitičnim utrjevanjem in pirolizo organske smole, sredstva za oblikovanje por in topila. Slednji se dobi s pirolizo delcev silicijevega karbida/kompozitnih materialov na osnovi smole za pridobitev kompozitnih materialov na osnovi silicijevega karbida/ogljika ali z uporabo α-SiC in ogljikovega prahu kot izhodnih materialov ter s postopkom stiskanja ali brizganja za pridobitev kompozitnega materiala.
Sintranje brez tlaka
Postopek sintranja silicijevega karbida brez tlaka lahko razdelimo na sintranje v trdni fazi in sintranje v tekoči fazi. V zadnjih letih so raziskave nasilicijev karbid keramikaDoma in v tujini se je osredotočalo predvsem na sintranje v tekoči fazi. Postopek priprave keramike je: mletje kroglic z mešanim materialom –> razpršilna granulacija –> suho stiskanje –> strjevanje surovega telesa –> vakuumsko sintranje.
Breztlačno sintrani izdelki iz silicijevega karbida
V kroglični mlin dodajte 96–99 delov ultrafinega prahu silicijevega karbida (50–500 nm), 1–2 dela ultrafinega prahu borovega karbida (50–500 nm), 0,2–1 del nano-titanovega borida (30–80 nm), 10–20 delov v vodi topne fenolne smole in 0,1–0,5 dela visoko učinkovitega dispergatorja za mletje in mešanje 24 ur, nato pa mešano zmes dajte v mešalno posodo za mešanje 2 uri, da odstranite mehurčke v zmesi.
Zgornja mešanica se razprši v granulacijski stolp, granulacijski prašek pa se dobi z nadzorom tlaka razprševanja, temperature dovodnega zraka, temperature izhodnega zraka in velikosti delcev razpršilne plošče z dobro morfologijo delcev, dobro tekočnostjo, ozkim razponom porazdelitve delcev in zmerno vlažnostjo. Centrifugalna frekvenčna pretvorba je 26-32, temperatura dovodnega zraka je 250-280 ℃, temperatura izhodnega zraka je 100-120 ℃, tlak dovodnega zraka pa je 40-60.
Zgornji granulacijski prašek se vstavi v kalup iz cementiranega karbida za stiskanje, da se dobi surovo telo. Metoda stiskanja je dvosmerni tlak, tonaža tlaka obdelovalnega stroja pa je 150-200 ton.
Stisnjen surovi material se postavi v sušilno pečico za sušenje in strjevanje, da se dobi surovi material z dobro trdnostjo surovega materiala.
Zgoraj utrjeno zeleno telo se postavi vgrafitni lončekin tesno in lepo razporejeni, nato pa se grafitni lonček z zeleno maso postavi v visokotemperaturno vakuumsko sintralno peč za žganje. Temperatura žganja je 2200–2250 ℃, čas izolacije pa 1–2 uri. Na koncu dobimo visokozmogljivo breztlačno sintrano silicijev karbidno keramiko.
Sintranje v trdni fazi
Postopek sintranja silicijevega karbida brez tlaka lahko razdelimo na sintranje v trdni fazi in sintranje v tekoči fazi. Sintranje v tekoči fazi zahteva dodajanje sintralnih dodatkov, kot so binarni in ternarni dodatki Y2O3, da se SiC in njegovi kompozitni materiali sintrajo v tekoči fazi in doseže zgoščevanje pri nižji temperaturi. Postopek priprave keramike iz silicijevega karbida v trdni fazi vključuje mešanje surovin, granulacijo z razprševanjem, brizganje in vakuumsko sintranje. Specifični proizvodni postopek je naslednji:
V mešalnik se da 70–90 % submikronskega α silicijevega karbida (200–500 nm), 0,1–5 % borovega karbida, 4–20 % smole in 5–20 % organskega veziva ter se jim doda čista voda za mokro mešanje. Po 6–48 urah se mešana zmes preseje skozi sito z odprtinami 60–120 mesh;
Presejano gnojevko razpršimo skozi razpršilni granulacijski stolp. Vhodna temperatura razpršilnega granulacijskega stolpa je 180–260 ℃, izhodna temperatura pa 60–120 ℃; nasipna gostota granuliranega materiala je 0,85–0,92 g/cm3, tekočnost pa 8–11 s/30 g; granulirani material se preseje skozi sito z odprtinami 60–120 mesh za kasnejšo uporabo;
Izberite kalup glede na želeno obliko izdelka, naložite granuliran material v votlino kalupa in izvedite kompresijsko oblikovanje pri sobni temperaturi pri tlaku 50–200 MPa, da dobite surovo telo; ali pa surovo telo po kompresijskem oblikovanju postavite v izostatično stiskalnico, izvedite izostatično stiskanje pri tlaku 200–300 MPa in po sekundarnem stiskanju dobite surovo telo;
Pripravljeno surovo telo, pripravljeno v zgornjih korakih, damo v vakuumsko peč za sintranje, kjer se sintra, in kvalificirana je končna silicijeva karbidna neprebojna keramika; v zgornjem postopku sintranja se najprej evakuira peč za sintranje, in ko stopnja vakuuma doseže 3-5 × 10-2 Pa, se inertni plin prenese v peč za sintranje do normalnega tlaka in nato segreje. Razmerje med temperaturo in časom segrevanja je: pri sobni temperaturi do 800 ℃ traja 5-8 ur, nato se segreje 0,5-1 uro, od 800 ℃ do 2000-2300 ℃ traja 6-9 ur, nato se segreje 1 do 2 uri, nato se ohladi v peči in spusti na sobno temperaturo.
Mikrostruktura in meja zrn silicijevega karbida, sintranega pri normalnem tlaku
Skratka, keramika, izdelana s postopkom vročega stiskanja in sintranja, ima boljše lastnosti, vendar se proizvodni stroški tudi močno povečajo; keramika, pripravljena s sintranjem brez tlaka, ima višje potrebe po surovinah, visoko temperaturo sintranja, velike spremembe velikosti izdelka, zapleten postopek in nizko učinkovitost; keramični izdelki, izdelani s postopkom reakcijskega sintranja, imajo visoko gostoto, dobro protibalistično učinkovitost in relativno nizke stroške priprave. Različni postopki priprave silicijeve karbidne keramike s sintranjem imajo svoje prednosti in slabosti, različni pa so tudi scenariji uporabe. Najboljša politika je izbrati pravo metodo priprave glede na izdelek in najti ravnovesje med nizkimi stroški in visoko učinkovitostjo.
Čas objave: 29. oktober 2024