Синтези реаксия
Синтези реаксиякарбиди кремнийРаванди истеҳсолӣ фишурдани сафол, фишурдани агенти инфилтратсияи флюси синтерӣ, омодасозии маҳсулоти сафолӣ бо реаксияи синтерӣ, омодасозии сафолӣ аз чӯби кремний карбид ва дигар марҳилаҳоро дар бар мегирад.
Соплои реаксияи синтеризатсияи кремний карбидӣ
Аввалан, 80-90% хокаи сафолӣ (аз як ё ду хокаихокаи карбиди кремнийва хокаи карбиди бор), 3-15% хокаи манбаи карбон (ки аз як ё дутои сиёҳи карбон ва қатрони фенолӣ иборат аст) ва 5-15% агенти қолаббандӣ (қатрони фенолӣ, полиэтиленгликол, гидроксиметилселлюлоза ё парафин) бо истифода аз осиёби курашакл баробар омехта карда мешаванд, то хокаи омехта ба даст оварда шавад, ки хушк карда шуда, гранул карда мешавад ва сипас дар қолаб фишор дода мешавад, то компакти сафолӣ бо шаклҳои гуногуни мушаххас ба даст оварда шавад.
Дуюм, 60-80% хокаи кремний, 3-10% хокаи карбиди кремний ва 37-10% хокаи нитриди бор баробар омехта карда мешаванд ва дар қолаб пахш карда мешаванд, то компакти агенти инфилтратсияи флюси синтеринг ба даст оварда шавад.
Сипас, компакти сафолӣ ва компакти инфилтратсияшудаи синтерӣ якҷоя карда мешаванд ва ҳарорат дар кӯраи вакуумӣ бо дараҷаи вакуумии на камтар аз 5×10-1 Па барои синтерӣ ва нигоҳдории гармӣ ба муддати 1-3 соат то 1450-1750℃ баланд карда мешавад, то маҳсулоти сафолии синтерӣшудаи реаксияшуда ба даст оварда шавад. Боқимондаҳои инфилтратсия дар сатҳи сафолӣ бо ламс кардан тоза карда мешаванд, то варақаи зичи сафолӣ ба даст оварда шавад ва шакли аслии компакт нигоҳ дошта мешавад.
Дар ниҳоят, раванди пухтани реаксия қабул карда мешавад, яъне кремнийи моеъ ё хӯлаи кремний бо фаъолияти реаксия дар ҳарорати баланд таҳти таъсири қувваи капиллярӣ ба холигии сафолии сӯрохдор, ки карбон дорад, ворид мешавад ва бо карбони дар он буда реаксия карда, карбиди кремнийро ташкил медиҳад, ки ҳаҷмаш васеъ мешавад ва сӯрохиҳои боқимонда бо кремнийи элементӣ пур карда мешаванд. Холи сафолии сӯрохдор метавонад карбони холис ё карбиди кремний/маводи композитӣ дар асоси карбон бошад. Аввалинаш бо роҳи каталитикӣ сахт кардан ва пиролиз кардани қатрони органикӣ, ташаккулдиҳандаи сӯрохдор ва ҳалкунанда ба даст оварда мешавад. Дуюмаш бо роҳи пиролиз кардани зарраҳои карбиди кремний/маводҳои композитӣ дар асоси қатрон барои ба даст овардани маводи композитӣ дар асоси карбиди кремний/ё бо истифода аз α-SiC ва хокаи карбон ҳамчун маводи ибтидоӣ ва бо истифода аз раванди пресскунӣ ё қолаби тазриқӣ барои ба даст овардани маводи композитӣ ба даст оварда мешавад.
Синтези бе фишор
Раванди синтеризатсияи бефишори карбиди кремнийро метавон ба синтеризатсияи фазаи сахт ва синтеризатсияи фазаи моеъ тақсим кард. Дар солҳои охир, таҳқиқот дар бораикерамикаи карбидии кремнийдар дохил ва хориҷи кишвар асосан ба пухтани фазаи моеъ тамаркуз кардааст. Раванди тайёр кардани сафол ин аст: фрезеркунии тӯбии маводи омехта -> грануляцияи пошидан -> пресскунии хушк -> сахтшавии бадани сабз -> пухтани вакуумӣ.
Маҳсулоти синтеризатсияшудаи кремний карбиди бе фишор
Барои ордкунии тӯбӣ ва омехта кардан ба муддати 24 соат ба осиёби тӯбӣ 96-99 қисм хокаи ултрамайни карбиди кремний (50-500 нм), 1-2 қисм хокаи ултрамайни карбиди бор (50-500 нм), 0,2-1 қисм бориди нано-титан (30-80 нм), 10-20 қисм қатрони феноликии дар об ҳалшаванда ва 0,1-0,5 қисм дисперсанти баландсифат илова кунед ва маҳлули омехтаро ба зарфи омехтакунӣ барои 2 соат гузоред, то ҳубобчаҳоро дар маҳлули омехта тоза кунед.
Омехтаи дар боло зикршуда ба бурҷи грануляция пошида мешавад ва хокаи грануляция бо морфологияи хуби зарраҳо, моеъияти хуб, диапазони тангтари тақсимоти зарраҳо ва нами мӯътадил тавассути назорати фишори пошидан, ҳарорати вуруди ҳаво, ҳарорати баромади ҳаво ва андозаи зарраҳои варақаи пошидан ба даст оварда мешавад. Табдили басомади марказгурез 26-32, ҳарорати вуруди ҳаво 250-280℃, ҳарорати баромади ҳаво 100-120℃ ва фишори вуруди шлам 40-60 мебошад.
Хокаи гранулятсионӣ дар боло барои пресс кардан дар қолаби карбиди сементӣ ҷойгир карда мешавад, то бадани сабз ба даст оварда шавад. Усули пресскунӣ фишори дуҷониба аст ва тоннажи фишори асбоби мошин 150-200 тонна аст.
Бадани сабзи фишурдашуда барои хушк кардан ва сахт кардан дар танӯри хушккунӣ ҷойгир карда мешавад, то бадани сабз бо қувваи хуби бадани сабз ба даст оварда шавад.
Бадани сабзи дар боло табобатшуда дар ҷойгир карда шудаастграфит таёқчава бодиққат ва ботартиб ҷойгир карда мешаванд ва сипас тигели графитӣ бо корпуси сабз барои пухтан дар кӯраи синтеризатсияи вакуумии баландҳарорат ҷойгир карда мешавад. Ҳарорати пухтан 2200-2250℃ ва вақти изолятсия 1-2 соат аст. Дар ниҳоят, сафолҳои синтеризатсияшудаи карбидии кремнийи баландсифати бе фишор ба даст оварда мешаванд.
Синтези фазаи сахт
Раванди синтеризатсияи бефишори карбиди кремнийро метавон ба синтеризатсияи фазаи сахт ва синтеризатсияи фазаи моеъ тақсим кард. Синтеризатсияи фазаи моеъ илова кардани иловаҳои синтеризатсияро, ба монанди иловаҳои дуӣ ва сеҷонибаи Y2O3, талаб мекунад, то SiC ва маводҳои таркибии он синтеризатсияи фазаи моеъро таъмин кунанд ва дар ҳарорати пасттар зичшавӣ ба даст оранд. Усули тайёр кардани сафолҳои синтеризатсияшудаи кремний карбиди фазаи сахт омехта кардани ашёи хом, грануляцияи пошидан, қолабгузорӣ ва синтеризатсияи вакуумӣ мебошад. Раванди мушаххаси истеҳсолӣ чунин аст:
70-90% карбиди кремнийи субмикрон α (200-500 нм), 0,1-5% карбиди бор, 4-20% қатрон ва 5-20% пайвандкунандаи органикӣ дар миксер ҷойгир карда шуда, барои омехта кардани тар бо оби тоза илова карда мешаванд. Пас аз 6-48 соат, маҳлули омехта аз ҷумбони 60-120 мегузаронад;
Маҳлули элакшуда тавассути бурҷи гранулятсияи пошиданӣ бо роҳи гранулятсия пошида мешавад. Ҳарорати вуруди бурҷи гранулятсияи пошиданӣ 180-260℃ ва ҳарорати баромад 60-120℃ аст; зичии ҳаҷмии маводи гранулятсияшуда 0.85-0.92г/см3, моеъӣ 8-11с/30г аст; маводи гранулятсияшуда барои истифодаи минбаъда тавассути элаки 60-120 тӯрӣ ғалбер карда мешавад;
Қолабро мувофиқи шакли дилхоҳи маҳсулот интихоб кунед, маводи гранулшударо ба ковокии қолаб бор кунед ва қолаби фишурдашударо дар ҳарорати хонагӣ бо фишори 50-200 МПа барои ба даст овардани бадани сабз анҷом диҳед; ё бадани сабзро пас аз қолаби фишурдашуда ба дастгоҳи фишурдашудаи изостатикӣ ҷойгир кунед, фишурдашавии изостатикиро дар фишори 200-300 МПа анҷом диҳед ва пас аз фишурдани дуюмдараҷа бадани сабз ба даст оред;
Бадани сабзи дар қадамҳои дар боло зикршуда омодашударо ба кӯраи вакуумии синтеризатсиякунӣ барои синтеризатсия гузоред ва қуттии мувофиқ сафолии тирногузари кремний карбиди тайёр аст; дар раванди синтеризатсияи дар боло зикршуда, аввал кӯраи синтеризатсияро холӣ кунед ва вақте ки дараҷаи вакуум ба 3-5×10-2 мерасад, пас аз Па, гази инертӣ ба кӯраи синтеризатсия то фишори муқаррарӣ ворид карда мешавад ва сипас гарм карда мешавад. Робитаи байни ҳарорати гармкунӣ ва вақт чунин аст: ҳарорати хонагӣ то 800℃, 5-8 соат, нигоҳдории гармӣ барои 0.5-1 соат, аз 800℃ то 2000-2300℃, 6-9 соат, нигоҳдории гармӣ барои 1 то 2 соат ва сипас бо кӯра хунук карда, то ҳарорати хонагӣ гузошта мешавад.
Микросохтор ва сарҳади донаҳои карбиди кремний, ки дар фишори муқаррарӣ пухта шудааст
Хулоса, сафолҳои истеҳсолшуда, ки бо раванди синтези гармӣ истеҳсол мешаванд, самаранокии беҳтар доранд, аммо арзиши истеҳсолот низ хеле зиёд мешавад; сафолҳое, ки бо усули синтези бе фишор омода карда мешаванд, талаботи баландтари ашёи хом, ҳарорати баланди синтез, тағирёбии калони андозаи маҳсулот, раванди мураккаб ва самаранокии паст доранд; маҳсулоти сафолӣ, ки бо усули синтези реаксия истеҳсол мешаванд, зичии баланд, самаранокии хуби зидди баллистикӣ ва арзиши нисбатан пасти омодасозӣ доранд. Равандҳои гуногуни омодасозии синтези сафолҳои карбидии кремний афзалиятҳо ва нуқсонҳои худро доранд ва сенарияҳои татбиқ низ гуногун хоҳанд буд. Интихоби усули дурусти омодасозӣ мувофиқи маҳсулот ва пайдо кардани тавозун байни арзиши паст ва самаранокии баланд беҳтарин сиёсат аст.
Вақти нашр: 29 октябри соли 2024