Реакционо синтеровање
Реакција синтеровањасилицијум карбид керамикаПроизводни процес обухвата керамичко сабијање, сабијање инфилтрационог флукса за синтеровање, припрему керамичког производа реакционим синтеровањем, припрему дрвене керамике од силицијум карбида и друге кораке.
Млазница силицијум карбида за реакционо синтеровање
Прво, 80-90% керамичког праха (састављеног од једног или два праха одсилицијум карбид у прахуи прах бор карбида), 3-15% праха извора угљеника (састављеног од једног или два састојка чађи и фенолне смоле) и 5-15% средства за обликовање (фенолна смола, полиетилен гликол, хидроксиметил целулоза или парафин) се равномерно мешају помоћу кугличног млина да би се добио мешани прах, који се суши распршивањем и гранулира, а затим пресује у калуп да би се добио керамички компактни комад са различитим специфичним облицима.
Друго, 60-80% силицијумског праха, 3-10% силицијум карбидног праха и 37-10% боровог нитридног праха се равномерно помешају и пресују у калуп да би се добио компактни део инфилтрационог флукса за синтеровање.
Керамички компакт и синтеровани инфилтрирани компакт се затим слажу заједно, а температура се подиже на 1450-1750℃ у вакуумској пећи са степеном вакуума не мањим од 5×10⁻¹ Па ради синтеровања и задржавања топлоте током 1-3 сата да би се добио реакционо синтеровани керамички производ. Остаци инфилтрата на површини синтероване керамике се уклањају тапкањем да би се добио густи керамички лим, а оригинални облик компакта се задржава.
Коначно, усваја се процес реакционог синтеровања, односно течни силицијум или легура силицијума са реакционом активношћу на високој температури инфилтрира се у порозни керамички бланк који садржи угљеник под дејством капиларне силе и реагује са угљеником у њему да би се формирао силицијум карбид, који ће се ширити у запремини, а преостале поре се испуњавају елементарним силицијумом. Порозни керамички бланк може бити од чистог угљеника или композитног материјала од силицијум карбида/угљеника. Први се добија каталитичким очвршћавањем и пиролизом органске смоле, средства за формирање пора и растварача. Други се добија пиролизом честица силицијум карбида/композитних материјала на бази смоле да би се добили композитни материјали од силицијум карбида/угљеника, или коришћењем α-SiC и угљеничног праха као почетних материјала и коришћењем процеса пресовања или бризгања да би се добио композитни материјал.
Синтеровање без притиска
Процес синтеровања силицијум карбида без притиска може се поделити на синтеровање у чврстој фази и синтеровање у течној фази. Последњих година, истраживања осилицијум карбид керамикау земљи и иностранству углавном се фокусирао на синтеровање у течној фази. Процес припреме керамике је: млевење куглица мешаног материјала -> гранулација распршивањем -> суво пресовање -> очвршћавање зеленог тела -> вакуумско синтеровање.
Производи од синтерованог силицијум карбида без притиска
Додати 96-99 делова ултрафиног праха силицијум карбида (50-500 нм), 1-2 дела ултрафиног праха бор карбида (50-500 нм), 0,2-1 део нано-титанијум борида (30-80 нм), 10-20 делова фенолне смоле растворљиве у води и 0,1-0,5 делова високоефикасног дисперзанта у млин са куглицама за млевење и мешање током 24 сата, а затим ставити мешану кашу у бурад за мешање током 2 сата да би се уклонили мехурићи у каши.
Горе наведена смеша се прска у гранулациони торањ, а прах за гранулацију са добром морфологијом честица, добром флуидношћу, уским опсегом расподеле честица и умереном влажношћу се добија контролом притиска прскања, температуре улазног ваздуха, температуре излазног ваздуха и величине честица прскајућег листа. Конверзија центрифугалне фреквенције је 26-32, температура улазног ваздуха је 250-280℃, температура излазног ваздуха је 100-120℃, а притисак улазног суспензије је 40-60.
Горе наведени прах за гранулацију се ставља у калуп од цементираног карбида за пресовање да би се добило зелено тело. Метода пресовања је двосмерни притисак, а тонажа притиска машинског алата је 150-200 тона.
Пресована зелена маса се ставља у сушару ради сушења и стврдњавања како би се добила зелена маса са добром чврстоћом зелене масе.
Горе наведено очврснуто зелено тело се ставља уграфитни лончићи поређају се чврсто и уредно, а затим се графитни лончић са зеленим телом ставља у вакуумску пећ за синтеровање на високој температури ради печења. Температура печења је 2200-2250℃, а време изолације је 1-2 сата. Коначно, добија се висококвалитетна синтерована силицијум карбид керамика без притиска.
Синтеровање у чврстој фази
Процес синтеровања силицијум карбида без притиска може се поделити на синтеровање у чврстој фази и синтеровање у течној фази. Синтеровање у течној фази захтева додавање адитива за синтеровање, као што су бинарни и тернарни адитиви Y2O3, како би се SiC и његови композитни материјали синтеровали у течној фази и постигло згушњавање на нижој температури. Метод припреме синтероване силицијум карбидне керамике у чврстој фази укључује мешање сировина, гранулацију распршивањем, обликовање и вакуумско синтеровање. Специфични производни процес је следећи:
70-90% субмикронског α силицијум карбида (200-500 нм), 0,1-5% бор карбида, 4-20% смоле и 5-20% органског везива се ставља у мешалицу и додаје се чиста вода за мокро мешање. Након 6-48 сати, мешана каша се пропушта кроз сито од 60-120 мешова;
Просејана каша се гранулира распршивањем кроз торњев за распршивање. Улазна температура торња за распршивање је 180-260℃, а излазна температура је 60-120℃; густина гранулираног материјала је 0,85-0,92 г/цм3, флуидност је 8-11 с/30 г; гранулирани материјал се просејава кроз сито од 60-120 мешова за каснију употребу;
Изаберите калуп према жељеном облику производа, ставите гранулирани материјал у шупљину калупа и извршите компресионо обликовање на собној температури под притиском од 50-200 MPa да бисте добили зелено тело; или ставите зелено тело након компресионог обликовања у изостатички прес, извршите изостатско пресовање под притиском од 200-300 MPa и добијете зелено тело након секундарног пресовања;
Ставите зелено тело припремљено у горе наведеним корацима у вакуумску пећ за синтеровање ради синтеровања, а квалификовани део је готова силицијум-карбидна керамика отпорна на метке; у горе наведеном процесу синтеровања, прво се евакуише пећ за синтеровање, а када степен вакуума достигне 3-5×10-2 Па, инертни гас се пропушта у пећ за синтеровање до нормалног притиска, а затим се загрева. Однос између температуре загревања и времена је: на собној температури до 800℃, 5-8 сати, одржавање топлоте 0,5-1 сат, од 800℃ до 2000-2300℃, 6-9 сати, одржавање топлоте 1 до 2 сата, а затим се хлади у пећи и спушта на собну температуру.
Микроструктура и граница зрна силицијум карбида синтерованог под нормалним притиском
Укратко, керамика произведена поступком врућег пресовања и синтеровања има боље перформансе, али су и трошкови производње знатно повећани; керамика припремљена синтеровањем без притиска има веће захтеве за сировинама, високу температуру синтеровања, велике промене величине производа, сложен процес и ниске перформансе; керамички производи произведени поступком реакционог синтеровања имају високу густину, добре антибалистичке перформансе и релативно ниске трошкове припреме. Различити поступци припреме синтеровањем силицијум карбидне керамике имају своје предности и мане, а сценарији примене ће такође бити различити. Најбоља политика је одабрати прави метод припреме у складу са производом и пронаћи равнотежу између ниске цене и високих перформанси.
Време објаве: 29. октобар 2024.