Reaksiyon sinterleme
Reaksiyon sinterlemesilisyum karbür seramikÜretim süreci seramik sıkıştırma, sinterleme akısı infiltrasyon ajanı sıkıştırma, reaksiyon sinterleme seramik ürün hazırlama, silisyum karbür ahşap seramik hazırlama ve diğer adımları içerir.
Reaksiyon sinterleme silisyum karbür nozulu
Öncelikle seramik tozunun %80-90'ı (bir veya iki tozdan oluşur)silisyum karbür tozuve bor karbür tozu), %3-15 karbon kaynağı tozu (bir veya iki karbon siyahı ve fenolik reçineden oluşan) ve %5-15 kalıplama maddesi (fenolik reçine, polietilen glikol, hidroksimetil selüloz veya parafin) bir bilyalı değirmen kullanılarak eşit şekilde karıştırılarak karışık bir toz elde edilir, püskürtülerek kurutulur ve granüle edilir ve daha sonra çeşitli özel şekillerde seramik kompakt elde etmek için bir kalıba preslenir.
İkinci olarak, %60-80 silisyum tozu, %3-10 silisyum karbür tozu ve %37-10 bor nitrür tozu eşit şekilde karıştırılarak bir kalıba preslenir ve kompakt bir sinterleme akısı sızma maddesi elde edilir.
Seramik kompakt ve sinterlenmiş infiltrant kompakt daha sonra birlikte istiflenir ve sıcaklık, 5×10-1 Pa'dan az olmayan bir vakum derecesine sahip vakumlu bir fırında 1450-1750℃'ye yükseltilerek 1-3 saat boyunca sinterleme ve ısı koruması sağlanır ve reaksiyon sinterlenmiş seramik ürünü elde edilir. Sinterlenmiş seramiğin yüzeyindeki infiltrant kalıntısı, yoğun bir seramik levha elde etmek için hafifçe vurularak çıkarılır ve kompaktın orijinal şekli korunur.
Son olarak, reaksiyon sinterleme işlemi benimsenir, yani yüksek sıcaklıkta reaksiyon aktivitesine sahip sıvı silikon veya silikon alaşımı, kılcal kuvvetin etkisi altında karbon içeren gözenekli seramik boşluğa sızar ve içindeki karbonla reaksiyona girerek hacim olarak genişleyecek olan silikon karbür oluşturur ve kalan gözenekler elementer silikonla doldurulur. Gözenekli seramik boş saf karbon veya silikon karbür/karbon bazlı kompozit malzeme olabilir. İlki, bir organik reçineyi, bir gözenek oluşturucuyu ve bir çözücüyü katalitik olarak kürleyerek ve pirolize ederek elde edilir. İkincisi, silikon karbür/karbon bazlı kompozit malzemeler elde etmek için silikon karbür parçacıkları/reçine bazlı kompozit malzemelerin pirolize edilmesiyle veya başlangıç malzemeleri olarak α-SiC ve karbon tozu kullanılarak ve kompozit malzemeyi elde etmek için bir presleme veya enjeksiyon kalıplama işlemi kullanılarak elde edilir.
Basınçsız sinterleme
Silisyum karbürün basınçsız sinterleme işlemi katı faz sinterleme ve sıvı faz sinterleme olarak ikiye ayrılabilir. Son yıllarda, silisyum karbür üzerindeki araştırmalarsilisyum karbür seramikleriYurt içinde ve yurt dışında esas olarak sıvı faz sinterlemeye odaklanmıştır. Seramik hazırlama süreci: karışık malzeme bilyalı öğütme–>sprey granülasyon–>kuru presleme–>yeşil gövde katılaştırma–>vakum sinterlemedir.
Basınçsız sinterlenmiş silisyum karbür ürünleri
Bilyalı değirmene 96-99 kısım silisyum karbür ultra ince toz (50-500 nm), 1-2 kısım bor karbür ultra ince toz (50-500 nm), 0,2-1 kısım nano-titanyum borür (30-80 nm), 10-20 kısım suda çözünür fenolik reçine ve 0,1-0,5 kısım yüksek verimli dağıtıcı ekleyerek 24 saat boyunca bilyalı öğütme ve karıştırma işlemini gerçekleştirin ve karıştırılmış bulamacı bir karıştırma variline koyarak 2 saat boyunca karıştırın ve bulamaçtaki kabarcıkları giderin.
Yukarıdaki karışım granülasyon kulesine püskürtülür ve iyi parçacık morfolojisi, iyi akışkanlık, dar parçacık dağılım aralığı ve orta nem oranına sahip granülasyon tozu, püskürtme basıncı, hava giriş sıcaklığı, hava çıkış sıcaklığı ve püskürtme levhası parçacık boyutunun kontrol edilmesiyle elde edilir. Santrifüj frekans dönüşümü 26-32, hava giriş sıcaklığı 250-280℃, hava çıkış sıcaklığı 100-120℃ ve bulamaç giriş basıncı 40-60'tır.
Yukarıdaki granülasyon tozu, yeşil bir gövde elde etmek için presleme için bir çimentolu karbür kalıba yerleştirilir. Presleme yöntemi çift yönlü basınçtır ve takım tezgahı basınç tonajı 150-200 tondur.
Preslenen yeşil gövde, kurutulmak ve kürlenmek üzere kurutma fırınına yerleştirilerek, iyi yeşil gövde mukavemetine sahip yeşil gövde elde edilir.
Yukarıda kürlenmiş yeşil gövde birgrafit potave sıkı ve düzgün bir şekilde düzenlenir ve ardından yeşil gövdeli grafit pota, ateşleme için yüksek sıcaklıklı vakumlu sinterleme fırınına yerleştirilir. Ateşleme sıcaklığı 2200-2250℃'dir ve yalıtım süresi 1-2 saattir. Son olarak, yüksek performanslı basınçsız sinterlenmiş silisyum karbür seramikler elde edilir.
Katı faz sinterleme
Silisyum karbürün basınçsız sinterleme işlemi katı faz sinterleme ve sıvı faz sinterleme olarak ikiye ayrılabilir. Sıvı faz sinterleme, SiC ve kompozit malzemelerinin sıvı faz sinterlemesini sunması ve daha düşük bir sıcaklıkta yoğunlaşma elde etmesi için Y2O3 ikili ve üçlü katkı maddeleri gibi sinterleme katkı maddelerinin eklenmesini gerektirir. Katı faz sinterlenmiş silisyum karbür seramiklerinin hazırlama yöntemi, ham maddelerin karıştırılması, püskürtmeli granülasyon, kalıplama ve vakum sinterlemeyi içerir. Belirli üretim süreci aşağıdaki gibidir:
%70-90 submikron α silisyum karbür (200-500 nm), %0,1-5 bor karbür, %4-20 reçine ve %5-20 organik bağlayıcı bir miksere yerleştirilir ve ıslak karıştırma için saf su eklenir. 6-48 saat sonra, karıştırılmış bulamaç 60-120 mesh elekten geçirilir;
Elenen bulamaç, bir püskürtme granülasyon kulesi aracılığıyla püskürtme granülasyonuna tabi tutulur. Püskürtme granülasyon kulesinin giriş sıcaklığı 180-260℃ ve çıkış sıcaklığı 60-120℃'dir; granüle edilmiş malzemenin dökme yoğunluğu 0,85-0,92 g/cm3, akışkanlığı 8-11s/30 g'dır; granüle edilmiş malzeme daha sonra kullanılmak üzere 60-120 mesh elekten geçirilir;
İstenilen ürün şekline göre kalıp seçilir, granül malzeme kalıp boşluğuna yüklenir ve 50-200 MPa basınçta oda sıcaklığında sıkıştırma kalıplama yapılarak yeşil gövde elde edilir; veya sıkıştırma kalıplama sonrası yeşil gövde izostatik presleme cihazına yerleştirilir, 200-300 MPa basınçta izostatik presleme yapılarak ikincil presleme sonrası yeşil gövde elde edilir;
Yukarıdaki adımlarda hazırlanan yeşil gövdeyi sinterleme için vakum sinterleme fırınına koyun ve kalifiye olan bitmiş silisyum karbür kurşun geçirmez seramiktir; yukarıdaki sinterleme işleminde, önce sinterleme fırınını boşaltın ve vakum derecesi 3-5×10-2 Pa'ya ulaştığında, inert gaz normal basınca sinterleme fırınına geçirilir ve ardından ısıtılır. Isıtma sıcaklığı ile zaman arasındaki ilişki: oda sıcaklığından 800℃'ye, 5-8 saat, 0,5-1 saat ısı koruması, 800℃'den 2000-2300℃'ye, 6-9 saat, 1 ila 2 saat ısı koruması ve ardından fırınla soğutulur ve oda sıcaklığına düşürülür.
Normal basınçta sinterlenmiş silisyum karbürün mikro yapısı ve tane sınırı
Kısacası, sıcak presleme sinterleme işlemiyle üretilen seramikler daha iyi performansa sahiptir, ancak üretim maliyeti de büyük ölçüde artar; basınçsız sinterlemeyle hazırlanan seramikler daha yüksek hammadde gereksinimlerine, yüksek sinterleme sıcaklığına, büyük ürün boyutu değişikliklerine, karmaşık işleme ve düşük performansa sahiptir; reaksiyon sinterleme işlemiyle üretilen seramik ürünler yüksek yoğunluğa, iyi anti-balistik performansa ve nispeten düşük hazırlama maliyetine sahiptir. Silisyum karbür seramiklerinin çeşitli sinterleme hazırlama işlemlerinin kendi avantajları ve dezavantajları vardır ve uygulama senaryoları da farklı olacaktır. Ürüne göre doğru hazırlama yöntemini seçmek ve düşük maliyet ile yüksek performans arasında bir denge bulmak en iyi politikadır.
Gönderi zamanı: 29-Eki-2024