రియాక్షన్ సింటరింగ్ మరియు ప్రెజర్‌లెస్ సింటరింగ్ సిలికాన్ కార్బైడ్ సిరామిక్ తయారీ ప్రక్రియ

రియాక్షన్ సింటరింగ్

రియాక్షన్ సింటరింగ్సిలికాన్ కార్బైడ్ సిరామిక్ఉత్పత్తి ప్రక్రియలో సిరామిక్ కాంపాక్టింగ్, సింటరింగ్ ఫ్లక్స్ ఇన్ఫిల్ట్రేషన్ ఏజెంట్ కాంపాక్టింగ్, రియాక్షన్ సింటరింగ్ సిరామిక్ ఉత్పత్తి తయారీ, సిలికాన్ కార్బైడ్ వుడ్ సిరామిక్ తయారీ మరియు ఇతర దశలు ఉంటాయి.

రియాక్షన్ సింటరింగ్ సిలికాన్ కార్బైడ్ నాజిల్

మొదట, 80-90% సిరామిక్ పౌడర్ (ఒకటి లేదా రెండు పౌడర్‌లతో కూడి ఉంటుంది)సిలికాన్ కార్బైడ్ పొడిమరియు బోరాన్ కార్బైడ్ పౌడర్), 3-15% కార్బన్ సోర్స్ పౌడర్ (కార్బన్ బ్లాక్ మరియు ఫినాలిక్ రెసిన్‌లలో ఒకటి లేదా రెండింటితో కూడినది) మరియు 5-15% మోల్డింగ్ ఏజెంట్ (ఫినాలిక్ రెసిన్, పాలిథిలిన్ గ్లైకాల్, హైడ్రాక్సిమిథైల్ సెల్యులోజ్ లేదా పారాఫిన్) లను బాల్ మిల్ ఉపయోగించి సమానంగా కలిపి ఒక మిశ్రమ పౌడర్‌ను పొందుతారు, దీనిని స్ప్రే డ్రై చేసి, కణికలుగా మార్చి, ఆపై ఒక అచ్చులో నొక్కి వివిధ నిర్దిష్ట ఆకారాలతో కూడిన సిరామిక్ కాంపాక్ట్‌ను పొందుతారు.
రెండవదిగా, 60-80% సిలికాన్ పౌడర్, 3-10% సిలికాన్ కార్బైడ్ పౌడర్ మరియు 37-10% బోరాన్ నైట్రైడ్ పౌడర్‌లను సమానంగా కలిపి, ఒక అచ్చులో నొక్కి సింటరింగ్ ఫ్లక్స్ ఇన్‌ఫిల్ట్రేషన్ ఏజెంట్ కాంపాక్ట్‌ను పొందుతారు.
ఆ తర్వాత సిరామిక్ కాంపాక్ట్ మరియు సింటెర్డ్ ఇన్ఫిల్ట్రాంట్ కాంపాక్ట్‌లను ఒకదానిపై ఒకటి పేర్చి, 5×10⁻¹ Pa కంటే తక్కువ కాని వాక్యూమ్ డిగ్రీ ఉన్న వాక్యూమ్ ఫర్నేస్‌లో ఉష్ణోగ్రతను 1450-1750℃కి పెంచి, 1-3 గంటల పాటు సింటరింగ్ మరియు ఉష్ణ సంరక్షణ జరిపి రియాక్షన్ సింటెర్డ్ సిరామిక్ ఉత్పత్తిని పొందుతారు. సింటెర్డ్ సిరామిక్ ఉపరితలంపై ఉన్న ఇన్ఫిల్ట్రాంట్ అవశేషాన్ని తట్టడం ద్వారా తొలగించి, ఒక దట్టమైన సిరామిక్ షీట్‌ను పొందుతారు, మరియు కాంపాక్ట్ యొక్క అసలు ఆకారం అలాగే ఉంటుంది.
చివరగా, రియాక్షన్ సింటరింగ్ ప్రక్రియను అవలంబిస్తారు, అనగా, అధిక ఉష్ణోగ్రత వద్ద చర్యాశీలత కలిగిన ద్రవ సిలికాన్ లేదా సిలికాన్ మిశ్రమలోహం, కేశనాళిక బలం చర్య కింద కార్బన్‌ను కలిగి ఉన్న రంధ్రయుత సిరామిక్ ఖాళీలోకి చొచ్చుకుపోయి, అందులోని కార్బన్‌తో చర్య జరిపి సిలికాన్ కార్బైడ్‌ను ఏర్పరుస్తుంది. ఇది పరిమాణంలో వ్యాకోచిస్తుంది, మరియు మిగిలిన రంధ్రాలు మూల సిలికాన్‌తో నింపబడతాయి. ఈ రంధ్రయుత సిరామిక్ ఖాళీ స్వచ్ఛమైన కార్బన్ లేదా సిలికాన్ కార్బైడ్/కార్బన్ ఆధారిత మిశ్రమ పదార్థం కావచ్చు. మొదటిది, ఒక సేంద్రీయ రెసిన్, ఒక రంధ్రాలను ఏర్పరిచే పదార్థం మరియు ఒక ద్రావణిని ఉత్ప్రేరకంగా క్యూరింగ్ మరియు పైరోలైజ్ చేయడం ద్వారా పొందబడుతుంది. రెండవది, సిలికాన్ కార్బైడ్ కణాలు/రెసిన్ ఆధారిత మిశ్రమ పదార్థాలను పైరోలైజ్ చేసి సిలికాన్ కార్బైడ్/కార్బన్ ఆధారిత మిశ్రమ పదార్థాలను పొందడం ద్వారా, లేదా α-SiC మరియు కార్బన్ పౌడర్‌ను ప్రారంభ పదార్థాలుగా ఉపయోగించి, ప్రెస్సింగ్ లేదా ఇంజెక్షన్ మోల్డింగ్ ప్రక్రియ ద్వారా మిశ్రమ పదార్థాన్ని పొందడం ద్వారా పొందబడుతుంది.

పీడన రహిత సింటరింగ్

సిలికాన్ కార్బైడ్ యొక్క పీడనరహిత సింటరింగ్ ప్రక్రియను ఘన-దశ సింటరింగ్ మరియు ద్రవ-దశ సింటరింగ్‌గా విభజించవచ్చు. ఇటీవలి సంవత్సరాలలో, దీనిపై పరిశోధన జరిగింది.సిలికాన్ కార్బైడ్ సిరామిక్స్దేశ విదేశాలలో ప్రధానంగా ద్రవ-దశ సింటరింగ్‌పై దృష్టి సారించారు. సిరామిక్ తయారీ ప్రక్రియ: మిశ్రమ పదార్థ బాల్ మిల్లింగ్–>స్ప్రే గ్రాన్యులేషన్–>డ్రై ప్రెస్సింగ్–>గ్రీన్ బాడీ ఘనీభవనం–>వాక్యూమ్ సింటరింగ్.

పీడన రహిత సింటెర్డ్ సిలికాన్ కార్బైడ్ ఉత్పత్తులు

96-99 భాగాల సిలికాన్ కార్బైడ్ అతి సూక్ష్మ పొడి (50-500nm), 1-2 భాగాల బోరాన్ కార్బైడ్ అతి సూక్ష్మ పొడి (50-500nm), 0.2-1 భాగాల నానో-టైటానియం బోరైడ్ (30-80nm), 10-20 భాగాల నీటిలో కరిగే ఫినాలిక్ రెసిన్, మరియు 0.1-0.5 భాగాల అధిక-సామర్థ్య విక్షేపకాన్ని బాల్ మిల్లులో వేసి 24 గంటల పాటు బాల్ మిల్లింగ్ మరియు మిక్సింగ్ చేయండి, ఆ తర్వాత మిశ్రమ స్లర్రీలోని బుడగలను తొలగించడానికి దానిని ఒక మిక్సింగ్ బ్యారెల్‌లో వేసి 2 గంటల పాటు కలపండి.
పై మిశ్రమాన్ని గ్రాన్యులేషన్ టవర్‌లోకి స్ప్రే చేస్తారు, మరియు స్ప్రే పీడనం, గాలి ప్రవేశ ఉష్ణోగ్రత, గాలి నిష్క్రమణ ఉష్ణోగ్రత మరియు స్ప్రే షీట్ కణ పరిమాణాన్ని నియంత్రించడం ద్వారా మంచి కణ స్వరూపం, మంచి ద్రవత్వం, ఇరుకైన కణ పంపిణీ పరిధి మరియు మితమైన తేమతో కూడిన గ్రాన్యులేషన్ పౌడర్‌ను పొందుతారు. సెంట్రిఫ్యూగల్ ఫ్రీక్వెన్సీ మార్పిడి 26-32, గాలి ప్రవేశ ఉష్ణోగ్రత 250-280℃, గాలి నిష్క్రమణ ఉష్ణోగ్రత 100-120℃, మరియు స్లర్రీ ప్రవేశ పీడనం 40-60గా ఉంటుంది.
పైన పేర్కొన్న గ్రాన్యులేషన్ పౌడర్‌ను గ్రీన్ బాడీని పొందడానికి నొక్కడం కోసం సిమెంటెడ్ కార్బైడ్ అచ్చులో ఉంచుతారు. నొక్కే పద్ధతి ద్విదిశాత్మక పీడనం, మరియు మెషిన్ టూల్ ప్రెజర్ టన్నేజ్ 150-200 టన్నులు ఉంటుంది.
మంచి గ్రీన్ బాడీ బలం గల గ్రీన్ బాడీని పొందడానికి, నొక్కిన గ్రీన్ బాడీని ఆరబెట్టడం మరియు క్యూరింగ్ చేయడం కోసం డ్రైయింగ్ ఓవెన్‌లో ఉంచుతారు.
పైన పేర్కొన్న విధంగా శుద్ధి చేయబడిన పచ్చి పదార్థాన్ని ఒకగ్రాఫైట్ మూసమరియు దగ్గరగా మరియు చక్కగా అమర్చిన తరువాత, గ్రీన్ బాడీతో కూడిన గ్రాఫైట్ క్రూసిబుల్‌ను కాల్చడం కోసం అధిక-ఉష్ణోగ్రత వాక్యూమ్ సింటరింగ్ ఫర్నేస్‌లో ఉంచుతారు. కాల్చే ఉష్ణోగ్రత 2200-2250℃, మరియు ఇన్సులేషన్ సమయం 1-2 గంటలు. చివరగా, అధిక-పనితీరు గల పీడనరహిత సింటరింగ్ సిలికాన్ కార్బైడ్ సిరామిక్స్ లభిస్తాయి.

ఘన-దశ సింటరింగ్

సిలికాన్ కార్బైడ్ యొక్క పీడనరహిత సింటరింగ్ ప్రక్రియను ఘన-దశ సింటరింగ్ మరియు ద్రవ-దశ సింటరింగ్‌గా విభజించవచ్చు. ద్రవ-దశ సింటరింగ్‌లో, SiC మరియు దాని మిశ్రమ పదార్థాలు ద్రవ-దశ సింటరింగ్‌ను ప్రదర్శించడానికి మరియు తక్కువ ఉష్ణోగ్రత వద్ద సాంద్రీకరణను సాధించడానికి, Y2O3 బైనరీ మరియు టెర్నరీ సంకలితాల వంటి సింటరింగ్ సంకలితాలను జోడించడం అవసరం. ఘన-దశ సింటరింగ్ చేయబడిన సిలికాన్ కార్బైడ్ సిరామిక్స్ తయారీ పద్ధతిలో ముడి పదార్థాల మిక్సింగ్, స్ప్రే గ్రాన్యులేషన్, మోల్డింగ్ మరియు వాక్యూమ్ సింటరింగ్ ఉంటాయి. నిర్దిష్ట ఉత్పత్తి ప్రక్రియ ఈ క్రింది విధంగా ఉంది:
70-90% సబ్‌మైక్రాన్ α సిలికాన్ కార్బైడ్ (200-500nm), 0.1-5% బోరాన్ కార్బైడ్, 4-20% రెసిన్, మరియు 5-20% ఆర్గానిక్ బైండర్‌ను ఒక మిక్సర్‌లో ఉంచి, వెట్ మిక్సింగ్ కోసం స్వచ్ఛమైన నీటిని కలుపుతారు. 6-48 గంటల తర్వాత, మిశ్రమ స్లర్రీని 60-120 మెష్ జల్లెడ ద్వారా జల్లించబడుతుంది;
జల్లించిన స్లర్రీని స్ప్రే గ్రాన్యులేషన్ టవర్ ద్వారా స్ప్రే గ్రాన్యులేషన్ చేస్తారు. స్ప్రే గ్రాన్యులేషన్ టవర్ యొక్క ఇన్లెట్ ఉష్ణోగ్రత 180-260℃, మరియు అవుట్‌లెట్ ఉష్ణోగ్రత 60-120℃ ఉంటుంది; గ్రాన్యులేటెడ్ పదార్థం యొక్క బల్క్ డెన్సిటీ 0.85-0.92g/cm3, ఫ్లూయిడిటీ 8-11s/30g ఉంటుంది; గ్రాన్యులేటెడ్ పదార్థాన్ని తదుపరి ఉపయోగం కోసం 60-120 మెష్ జల్లెడ ద్వారా జల్లిస్తారు;
కావలసిన ఉత్పత్తి ఆకారం ప్రకారం ఒక అచ్చును ఎంచుకోండి, రేణువుల పదార్థాన్ని అచ్చు కుహరంలోకి లోడ్ చేయండి, మరియు గ్రీన్ బాడీని పొందడానికి 50-200MPa పీడనంతో గది ఉష్ణోగ్రత వద్ద కంప్రెషన్ మోల్డింగ్ చేయండి; లేదా కంప్రెషన్ మోల్డింగ్ తర్వాత గ్రీన్ బాడీని ఐసోస్టాటిక్ ప్రెస్సింగ్ పరికరంలో ఉంచి, 200-300MPa పీడనంతో ఐసోస్టాటిక్ ప్రెస్సింగ్ చేసి, సెకండరీ ప్రెస్సింగ్ తర్వాత గ్రీన్ బాడీని పొందండి;
పైన పేర్కొన్న దశలలో తయారుచేసిన గ్రీన్ బాడీని సింటరింగ్ కోసం వాక్యూమ్ సింటరింగ్ ఫర్నేస్‌లో ఉంచుతారు, మరియు అర్హత పొందినదే తుది సిలికాన్ కార్బైడ్ బుల్లెట్‌ప్రూఫ్ సిరామిక్ అవుతుంది; పైన పేర్కొన్న సింటరింగ్ ప్రక్రియలో, మొదట సింటరింగ్ ఫర్నేస్‌ను ఖాళీ చేస్తారు, మరియు వాక్యూమ్ డిగ్రీ 3-5×10⁻² Pa కు చేరుకున్నప్పుడు, జడ వాయువును సాధారణ పీడనానికి సింటరింగ్ ఫర్నేస్‌లోకి పంపి, ఆపై వేడి చేస్తారు. వేడిచేసే ఉష్ణోగ్రత మరియు సమయం మధ్య సంబంధం ఈ విధంగా ఉంటుంది: గది ఉష్ణోగ్రత నుండి 800℃ వరకు, 5-8 గంటలు, 0.5-1 గంట పాటు వేడిని నిలుపుకోవడం, 800℃ నుండి 2000-2300℃ వరకు, 6-9 గంటలు, 1 నుండి 2 గంటల పాటు వేడిని నిలుపుకోవడం, ఆపై ఫర్నేస్‌తో పాటు చల్లబరిచి గది ఉష్ణోగ్రతకు తీసుకువస్తారు.

సాధారణ పీడనం వద్ద సింటరింగ్ చేయబడిన సిలికాన్ కార్బైడ్ యొక్క సూక్ష్మ నిర్మాణం మరియు గ్రెయిన్ బౌండరీ

సంక్షిప్తంగా, హాట్ ప్రెస్సింగ్ సింటరింగ్ ప్రక్రియ ద్వారా తయారు చేయబడిన సిరామిక్స్ మెరుగైన పనితీరును కలిగి ఉంటాయి, కానీ ఉత్పత్తి వ్యయం కూడా బాగా పెరుగుతుంది; పీడనరహిత సింటరింగ్ ద్వారా తయారు చేయబడిన సిరామిక్స్‌కు అధిక ముడి పదార్థాల అవసరాలు, అధిక సింటరింగ్ ఉష్ణోగ్రత, ఉత్పత్తి పరిమాణంలో పెద్ద మార్పులు, సంక్లిష్టమైన ప్రక్రియ మరియు తక్కువ పనితీరు ఉంటాయి; రియాక్షన్ సింటరింగ్ ప్రక్రియ ద్వారా ఉత్పత్తి చేయబడిన సిరామిక్ ఉత్పత్తులు అధిక సాంద్రత, మంచి యాంటీ-బాలిస్టిక్ పనితీరు మరియు సాపేక్షంగా తక్కువ తయారీ వ్యయాన్ని కలిగి ఉంటాయి. సిలికాన్ కార్బైడ్ సిరామిక్స్ యొక్క వివిధ సింటరింగ్ తయారీ ప్రక్రియలకు వాటి స్వంత ప్రయోజనాలు మరియు అప్రయోజనాలు ఉన్నాయి, మరియు వాటి వినియోగ సందర్భాలు కూడా విభిన్నంగా ఉంటాయి. ఉత్పత్తికి అనుగుణంగా సరైన తయారీ పద్ధతిని ఎంచుకోవడం మరియు తక్కువ వ్యయం, అధిక పనితీరు మధ్య సమతుల్యతను కనుగొనడం ఉత్తమమైన విధానం.