வினைச் சின்டரிங் மற்றும் அழுத்தமில்லா சின்டரிங் சிலிக்கான் கார்பைடு பீங்கான் தயாரிப்பு செயல்முறை

வினை சின்டரிங்

வினை சின்டரிங்சிலிக்கான் கார்பைடு செராமிக்உற்பத்திச் செயல்முறையில் செராமிக் இறுக்குதல், சின்டரிங் ஃப்ளக்ஸ் ஊடுருவல் காரணியைக் கொண்டு இறுக்குதல், வினை சின்டரிங் செராமிக் தயாரிப்பு, சிலிக்கான் கார்பைடு மர செராமிக் தயாரிப்பு மற்றும் பிற படிநிலைகள் அடங்கும்.

வினை சின்டரிங் சிலிக்கான் கார்பைடு முனை

முதலில், 80-90% செராமிக் தூள் (ஒன்று அல்லது இரண்டு தூள்களால் ஆனது)சிலிக்கான் கார்பைடு தூள்மற்றும் போரான் கார்பைடு தூள்), 3-15% கார்பன் மூலத் தூள் (கார்பன் பிளாக் மற்றும் ஃபீனாலிக் ரெசின் ஆகியவற்றில் ஒன்று அல்லது இரண்டைக் கொண்டது) மற்றும் 5-15% வார்ப்புப் பொருள் (ஃபீனாலிக் ரெசின், பாலிஎதிலீன் கிளைக்கால், ஹைட்ராக்ஸிமெத்தில் செல்லுலோஸ் அல்லது பாரஃபின்) ஆகியவை ஒரு பந்து ஆலையைப் பயன்படுத்தி சீராகக் கலக்கப்பட்டு ஒரு கலப்புத் தூள் பெறப்படுகிறது. இத்தூள் தெளித்து உலர்த்தப்பட்டு, சிறுமணிகளாக்கப்பட்டு, பின்னர் ஒரு அச்சில் அழுத்தப்பட்டு பல்வேறு குறிப்பிட்ட வடிவங்களைக் கொண்ட ஒரு பீங்கான் திடப்பொருள் பெறப்படுகிறது.
இரண்டாவதாக, 60-80% சிலிக்கான் தூள், 3-10% சிலிக்கான் கார்பைடு தூள் மற்றும் 37-10% போரான் நைட்ரைடு தூள் ஆகியவை சீராகக் கலக்கப்பட்டு, ஒரு அச்சில் அழுத்தி சின்டரிங் ஃப்ளக்ஸ் ஊடுருவல் காரணி காம்பாக்ட் பெறப்படுகிறது.
பின்னர், செராமிக் காம்பாக்ட்டும், சின்டர்டு இன்ஃபில்ட்ரன்ட் காம்பாக்ட்டும் ஒன்றாக அடுக்கப்பட்டு, வினை சின்டர்டு செராமிக் பொருளைப் பெறுவதற்காக, 5×10⁻¹ Pa-க்குக் குறையாத வெற்றிட அளவு கொண்ட ஒரு வெற்றிட உலையில், 1-3 மணி நேரத்திற்கு சின்டரிங் மற்றும் வெப்பப் பாதுகாப்பிற்காக வெப்பநிலை 1450-1750℃ வரை உயர்த்தப்படுகிறது. சின்டர்டு செராமிக்கின் மேற்பரப்பில் உள்ள இன்ஃபில்ட்ரன்ட் எச்சம், தட்டுவதன் மூலம் அகற்றப்பட்டு ஒரு அடர்த்தியான செராமிக் தாள் பெறப்படுகிறது, மேலும் காம்பாக்ட்டின் அசல் வடிவமும் பராமரிக்கப்படுகிறது.
இறுதியாக, வினைச் சின்டரிங் செயல்முறை கையாளப்படுகிறது. அதாவது, உயர் வெப்பநிலையில் வினைத்திறன் கொண்ட திரவ சிலிக்கான் அல்லது சிலிக்கான் கலப்புலோகம், நுண்குழாய் விசையின் செயல்பாட்டின் கீழ் கார்பனைக் கொண்ட நுண்துளை பீங்கான் வெற்றுப் பொருளுக்குள் ஊடுருவி, அதிலுள்ள கார்பனுடன் வினைபுரிந்து சிலிக்கான் கார்பைடை உருவாக்குகிறது. இது கன அளவில் விரிவடையும், மேலும் மீதமுள்ள நுண்துளைகள் தனிம சிலிக்கானால் நிரப்பப்படுகின்றன. நுண்துளை பீங்கான் வெற்றுப் பொருள் தூய கார்பனாகவோ அல்லது சிலிக்கான் கார்பைடு/கார்பன் அடிப்படையிலான கலப்புப் பொருளாகவோ இருக்கலாம். முந்தையது, ஒரு கரிமப் பிசின், ஒரு நுண்துளை உருவாக்குபவர் மற்றும் ஒரு கரைப்பான் ஆகியவற்றை வினையூக்கி மூலம் பதப்படுத்துதல் மற்றும் வெப்பச்சிதைவு செய்வதன் மூலம் பெறப்படுகிறது. பிந்தையது, சிலிக்கான் கார்பைடு துகள்கள்/பிசின் அடிப்படையிலான கலப்புப் பொருட்களை வெப்பச்சிதைவு செய்து சிலிக்கான் கார்பைடு/கார்பன் அடிப்படையிலான கலப்புப் பொருட்களைப் பெறுவதன் மூலமாகவோ, அல்லது α-SiC மற்றும் கார்பன் தூளைத் தொடக்கப் பொருட்களாகப் பயன்படுத்தி அழுத்துதல் அல்லது உட்செலுத்துதல் வார்ப்பு செயல்முறையின் மூலம் கலப்புப் பொருளைப் பெறுவதன் மூலமாகவோ பெறப்படுகிறது.

அழுத்தமில்லா சின்டரிங்

சிலிக்கான் கார்பைடின் அழுத்தமில்லா உருகுதல் செயல்முறையைத் திண்ம நிலை உருகுதல் மற்றும் திரவ நிலை உருகுதல் எனப் பிரிக்கலாம். சமீபத்திய ஆண்டுகளில், இது தொடர்பான ஆராய்ச்சிசிலிக்கான் கார்பைடு பீங்கான்கள்உள்நாட்டிலும் வெளிநாட்டிலும் முக்கியமாக திரவ-கட்ட சின்டரிங்கில் கவனம் செலுத்தப்பட்டுள்ளது. பீங்கான் தயாரிப்பு செயல்முறை பின்வருமாறு: கலப்புப் பொருள் பந்து அரைத்தல்–>தெளிப்புத் துகள் உருவாக்கம்–>உலர் அழுத்தம்–>பச்சைப் பொருள் திடமாதல்–>வெற்றிட சின்டரிங்.

அழுத்தமில்லா சின்டர்டு சிலிக்கான் கார்பைடு தயாரிப்புகள்

96-99 பங்கு சிலிக்கான் கார்பைடு மிக நுண்ணிய தூள் (50-500nm), 1-2 பங்கு போரான் கார்பைடு மிக நுண்ணிய தூள் (50-500nm), 0.2-1 பங்கு நானோ-டைட்டானியம் போரைடு (30-80nm), 10-20 பங்கு நீரில் கரையக்கூடிய ஃபீனாலிக் ரெசின் மற்றும் 0.1-0.5 பங்கு உயர் செயல்திறன் கொண்ட பரப்பி ஆகியவற்றை பால் மில்லில் சேர்த்து 24 மணி நேரம் அரைத்து கலக்கவும். பின்னர், கலக்கப்பட்ட கூழ்மத்தை ஒரு கலக்கும் கலனில் இட்டு, அதில் உள்ள குமிழ்களை நீக்குவதற்காக 2 மணி நேரம் கிளறவும்.
மேற்கண்ட கலவையானது துகள் உருவாக்கும் கோபுரத்தினுள் தெளிக்கப்படுகிறது. மேலும், தெளிப்பு அழுத்தம், காற்று உள்ளீட்டு வெப்பநிலை, காற்று வெளியீட்டு வெப்பநிலை மற்றும் தெளிப்புத் தாளின் துகள் அளவு ஆகியவற்றைக் கட்டுப்படுத்துவதன் மூலம், நல்ல துகள் உருவமைப்பு, சிறந்த பாய்வுத்தன்மை, குறுகிய துகள் பரவல் வரம்பு மற்றும் மிதமான ஈரப்பதம் கொண்ட துகள் தூள் பெறப்படுகிறது. மையவிலக்கு அதிர்வெண் மாற்றம் 26-32, காற்று உள்ளீட்டு வெப்பநிலை 250-280℃, காற்று வெளியீட்டு வெப்பநிலை 100-120℃, மற்றும் கூழ்ம உள்ளீட்டு அழுத்தம் 40-60 ஆகும்.
மேற்கண்ட துகள் தூளானது, ஒரு பச்சை நிறப் பொருளைப் பெறுவதற்காக, அழுத்துவதற்கு சிமெண்ட் பூசப்பட்ட கார்பைடு அச்சில் வைக்கப்படுகிறது. அழுத்தும் முறையானது இருதிசை அழுத்தமாகும், மேலும் இயந்திரக் கருவியின் அழுத்த டன் அளவு 150-200 டன்கள் ஆகும்.
அழுத்தப்பட்ட பச்சைக்காய், நல்ல வலிமை கொண்ட பச்சைக்காய்கைப் பெறுவதற்காக, உலர்த்துவதற்கும் பதப்படுத்துவதற்கும் உலர்த்தும் சூளையில் வைக்கப்படுகிறது.
மேலே உள்ள பதப்படுத்தப்பட்ட பச்சை நிறப் பொருள் ஒருகிராஃபைட் மூசைமேலும் நெருக்கமாகவும் நேர்த்தியாகவும் அடுக்கப்பட்ட பிறகு, பச்சை நிற உடலுடன் கூடிய கிராஃபைட் மூசை, சுடுவதற்காக ஒரு உயர்-வெப்பநிலை வெற்றிட சின்டரிங் உலையில் வைக்கப்படுகிறது. சுடும் வெப்பநிலை 2200-2250℃ ஆகும், மற்றும் காப்பு நேரம் 1-2 மணிநேரம் ஆகும். இறுதியாக, உயர் செயல்திறன் கொண்ட அழுத்தமில்லா சின்டரிங் செய்யப்பட்ட சிலிக்கான் கார்பைடு பீங்கான்கள் பெறப்படுகின்றன.

திட-கட்ட சின்டரிங்

சிலிக்கான் கார்பைடின் அழுத்தமில்லா சின்டரிங் செயல்முறையை திட-கட்ட சின்டரிங் மற்றும் திரவ-கட்ட சின்டரிங் எனப் பிரிக்கலாம். திரவ-கட்ட சின்டரிங்கிற்கு, SiC மற்றும் அதன் கலவைப் பொருட்கள் திரவ-கட்ட சின்டரிங்கைக் கொண்டிருக்கவும், குறைந்த வெப்பநிலையில் அடர்த்தியாக்கத்தை அடையவும், Y2O3 இரும மற்றும் மும்ம சேர்க்கைகள் போன்ற சின்டரிங் சேர்க்கைகளைச் சேர்க்க வேண்டியது அவசியம். திட-கட்ட சின்டரிங் செய்யப்பட்ட சிலிக்கான் கார்பைடு பீங்கான்களைத் தயாரிக்கும் முறையில் மூலப்பொருட்களைக் கலத்தல், தெளிப்புத் துகள் உருவாக்கம், வார்ப்படம் மற்றும் வெற்றிட சின்டரிங் ஆகியவை அடங்கும். குறிப்பிட்ட உற்பத்தி செயல்முறை பின்வருமாறு:
70-90% சப்மிக்ரான் α சிலிக்கான் கார்பைடு (200-500nm), 0.1-5% போரான் கார்பைடு, 4-20% ரெசின் மற்றும் 5-20% ஆர்கானிக் பைண்டர் ஆகியவை ஒரு மிக்சியில் இடப்பட்டு, ஈரப்பதக் கலவைக்காகத் தூய நீர் சேர்க்கப்படுகிறது. 6-48 மணி நேரத்திற்குப் பிறகு, கலக்கப்பட்ட கூழ்மமானது 60-120 மெஷ் சல்லடை வழியாகச் சலிக்கப்படுகிறது;
சல்லடை செய்யப்பட்ட கூழ்மமானது, ஒரு தெளிப்புத் துகள் உருவாக்கும் கோபுரம் வழியாகத் தெளிப்புத் துகள்களாக்கப்படுகிறது. தெளிப்புத் துகள்களாக்கும் கோபுரத்தின் உள்ளீட்டு வெப்பநிலை 180-260℃ ஆகவும், வெளியீட்டு வெப்பநிலை 60-120℃ ஆகவும் உள்ளது; துகள்களாக்கப்பட்ட பொருளின் மொத்த அடர்த்தி 0.85-0.92g/cm³ ஆகவும், பாய்வுத்தன்மை 8-11s/30g ஆகவும் உள்ளது; துகள்களாக்கப்பட்ட பொருளானது பிற்காலப் பயன்பாட்டிற்காக 60-120 மெஷ் சல்லடை வழியாகச் சலிக்கப்படுகிறது.
விரும்பிய பொருளின் வடிவத்திற்கு ஏற்ப ஒரு அச்சைத் தேர்ந்தெடுத்து, துகள்களாக்கப்பட்ட பொருளை அச்சுக் குழியில் இட்டு, அறை வெப்பநிலையில் 50-200MPa அழுத்தத்தில் அமுக்க வார்ப்பு செய்து ஒரு பச்சைப் பொருளைப் பெறலாம்; அல்லது அமுக்க வார்ப்புக்குப் பிறகு கிடைத்த பச்சைப் பொருளை ஒரு ஐசோஸ்டேடிக் அழுத்தும் கருவியில் வைத்து, 200-300MPa அழுத்தத்தில் ஐசோஸ்டேடிக் அழுத்தம் கொடுத்து, இரண்டாம் நிலை அழுத்தத்திற்குப் பிறகு ஒரு பச்சைப் பொருளைப் பெறலாம்.
மேற்கண்ட படிகளில் தயாரிக்கப்பட்ட பச்சை நிறப் பொருளை, உருகுவதற்காக ஒரு வெற்றிட உருகு உலைக்குள் இடவும், அவ்வாறு தகுதிபெற்றதே முடிக்கப்பட்ட சிலிக்கான் கார்பைடு குண்டு துளைக்காத பீங்கான் ஆகும்; மேற்கண்ட உருகுதல் செயல்முறையில், முதலில் உருகு உலையை வெற்றிடமாக்கவும், வெற்றிடத்தின் அளவு 3-5×10⁻² Pa-ஐ அடையும்போது, ​​மந்த வாயு சாதாரண அழுத்தத்திற்கு உருகு உலைக்குள் செலுத்தப்பட்டு பின்னர் சூடுபடுத்தப்படுகிறது. சூடுபடுத்தும் வெப்பநிலைக்கும் நேரத்திற்கும் இடையிலான தொடர்பு பின்வருமாறு: அறை வெப்பநிலையிலிருந்து 800℃ வரை, 5-8 மணிநேரம், 0.5-1 மணிநேரம் வெப்பப் பாதுகாப்பு; 800℃-இலிருந்து 2000-2300℃ வரை, 6-9 மணிநேரம், 1 முதல் 2 மணிநேரம் வெப்பப் பாதுகாப்பு, பின்னர் உலையுடன் குளிர்விக்கப்பட்டு அறை வெப்பநிலைக்குக் கொண்டுவரப்படுகிறது.

சாதாரண அழுத்தத்தில் உருக்கப்பட்ட சிலிக்கான் கார்பைடின் நுண்ணமைப்பு மற்றும் தானிய எல்லை

சுருக்கமாக, வெப்ப அழுத்த சின்டரிங் செயல்முறையால் தயாரிக்கப்படும் பீங்கான்கள் சிறந்த செயல்திறனைக் கொண்டுள்ளன, ஆனால் உற்பத்திச் செலவும் பெருமளவில் அதிகரிக்கிறது; அழுத்தமில்லா சின்டரிங் மூலம் தயாரிக்கப்படும் பீங்கான்களுக்கு அதிக மூலப்பொருள் தேவைகள், உயர் சின்டரிங் வெப்பநிலை, பெரிய தயாரிப்பு அளவு மாற்றங்கள், சிக்கலான செயல்முறை மற்றும் குறைந்த செயல்திறன் ஆகியவை உள்ளன; வினை சின்டரிங் செயல்முறையால் தயாரிக்கப்படும் பீங்கான் பொருட்கள் அதிக அடர்த்தி, நல்ல குண்டு துளைக்காத செயல்திறன் மற்றும் ஒப்பீட்டளவில் குறைந்த தயாரிப்புச் செலவு ஆகியவற்றைக் கொண்டுள்ளன. சிலிக்கான் கார்பைடு பீங்கான்களின் பல்வேறு சின்டரிங் தயாரிப்பு செயல்முறைகள் அவற்றின் சொந்த நன்மைகள் மற்றும் தீமைகளைக் கொண்டுள்ளன, மேலும் பயன்பாட்டுச் சூழல்களும் வேறுபடும். தயாரிப்புக்கு ஏற்ப சரியான தயாரிப்பு முறையைத் தேர்ந்தெடுத்து, குறைந்த செலவு மற்றும் உயர் செயல்திறன் ஆகியவற்றுக்கு இடையே ஒரு சமநிலையைக் கண்டறிவதே சிறந்த கொள்கையாகும்.