Reaksiya sinterlash
Reaksiya sinterlashkremniy karbidli keramikaIshlab chiqarish jarayoni keramik siqishni, sinterlash oqimi infiltratsiya agentini siqishni, reaksiya sinterlash keramika mahsulotlarini tayyorlash, kremniy karbid yog'och keramikasini tayyorlash va boshqa bosqichlarni o'z ichiga oladi.
Reaksiya sinterlash kremniy karbidli nozul
Birinchidan, 80-90% keramik kukun (bir yoki ikkita kukundan iborat)kremniy karbid kukuniva bor karbid kukuni), 3-15% uglerod manbai kukuni (bir yoki ikkita uglerod qora va fenol qatronidan iborat) va 5-15% qoliplash agenti (fenol qatroni, polietilen glikol, gidroksimetil tsellyuloza yoki parafin) shar tegirmoni yordamida teng ravishda aralashtirilib, aralash kukun olinadi, u purkash orqali quritiladi va granulalanadi, so'ngra turli xil o'ziga xos shakllarga ega keramik kompakt hosil qilish uchun qolipga bosiladi.
Ikkinchidan, 60-80% kremniy kukuni, 3-10% kremniy karbid kukuni va 37-10% bor nitridi kukuni teng ravishda aralashtiriladi va sinterlash oqimi infiltratsiya agenti kompaktini olish uchun qolipga presslanadi.
Keyin keramik kompakt va sinterlangan infiltrant kompakt bir-biriga yopishtiriladi va harorat 1-3 soat davomida sinterlash va issiqlikni saqlash uchun 5 × 10-1 Pa dan kam bo'lmagan vakuum darajasiga ega vakuumli pechda 1450-1750 ℃ gacha ko'tariladi, natijada reaksiya sinterlangan keramik mahsulot olinadi. Sinterlangan keramika yuzasidagi infiltrant qoldiqlari tegib olib tashlanadi, bu esa zich keramika qatlamini hosil qiladi va kompaktning asl shakli saqlanib qoladi.
Nihoyat, reaksiya sinterlash jarayoni qo'llaniladi, ya'ni yuqori haroratda reaksiya faolligiga ega suyuq kremniy yoki kremniy qotishmasi kapillyar kuch ta'sirida uglerodni o'z ichiga olgan g'ovakli keramik bo'shliqqa kirib, undagi uglerod bilan reaksiyaga kirishib, hajmi kengayadigan kremniy karbidini hosil qiladi va qolgan g'ovaklar elementar kremniy bilan to'ldiriladi. G'ovakli keramik bo'shliq sof uglerod yoki kremniy karbidi/uglerod asosidagi kompozit material bo'lishi mumkin. Birinchisi organik qatron, g'ovak hosil qiluvchi va erituvchini katalitik ravishda qattiqlashtirish va piroliz qilish orqali olinadi. Ikkinchisi kremniy karbidi/uglerod asosidagi kompozit materiallarni olish uchun kremniy karbidi zarralarini/qatron asosidagi kompozit materiallarni piroliz qilish yoki boshlang'ich materiallar sifatida α-SiC va uglerod kukunidan foydalanish va kompozit materialni olish uchun presslash yoki quyish jarayonidan foydalanish orqali olinadi.
Bosimsiz sinterlash
Kremniy karbidining bosimsiz sinterlash jarayoni qattiq fazali sinterlash va suyuq fazali sinterlashga bo'linishi mumkin. So'nggi yillarda tadqiqotlar shuni ko'rsatdiki,kremniy karbidli keramikaUyda va chet elda asosan suyuq fazali sinterlashga e'tibor qaratildi. Keramika tayyorlash jarayoni: aralash material sharsimon frezalash –> purkash granulyatsiyasi –> quruq presslash –> yashil tanani qattiqlashtirish –> vakuumli sinterlash.
Bosimsiz sinterlangan kremniy karbid mahsulotlari
Sharsimon tegirmonga 24 soat davomida sharsimon tegirmonda maydalash va aralashtirish uchun 96-99 qism kremniy karbid ultra yupqa kukuni (50-500nm), 1-2 qism bor karbid ultra yupqa kukuni (50-500nm), 0,2-1 qism nano-titan borid (30-80nm), 10-20 qism suvda eriydigan fenol qatroni va 0,1-0,5 qism yuqori samarali dispersant qo'shing va 24 soat davomida aralashtirish uchun aralash shlamni aralashtirish bochkasiga soling va shlamdagi pufakchalarni olib tashlash uchun 2 soat davomida aralashtiring.
Yuqoridagi aralashma granulyatsiya minorasiga purkaladi va purkash bosimi, havo kirish harorati, havo chiqish harorati va purkash varag'i zarrachalari hajmini boshqarish orqali yaxshi zarrachalar morfologiyasi, yaxshi suyuqlik, tor zarrachalar tarqalish diapazoni va o'rtacha namlikka ega granulyatsiya kukuni olinadi. Santrifüj chastotasini o'zgartirish 26-32, havo kirish harorati 250-280℃, havo chiqish harorati 100-120℃ va suspenziya kirish bosimi 40-60 ga teng.
Yuqoridagi granulyatsiya kukuni yashil korpus olish uchun presslash uchun sementlangan karbid qolipiga joylashtiriladi. Preslash usuli ikki tomonlama bosimdir va dastgohning bosim tonnaji 150-200 tonnani tashkil qiladi.
Bosilgan yashil tana yaxshi yashil tana kuchiga ega yashil tanani olish uchun quritish va qattiqlashtirish uchun quritgich pechiga joylashtiriladi.
Yuqoridagi quritilgan yashil tanaga joylashtirilgangrafit tigelva yaqindan va tartibli joylashtiriladi, so'ngra yashil korpusli grafit tigel yuqori haroratli vakuumli sinterlash pechiga joylashtiriladi. Kuydirish harorati 2200-2250℃ va izolyatsiya vaqti 1-2 soat. Nihoyat, yuqori samarali bosimsiz sinterlangan kremniy karbid keramikasi olinadi.
Qattiq fazali sinterlash
Silikon karbidning bosimsiz sinterlash jarayoni qattiq fazali sinterlash va suyuq fazali sinterlashga bo'linishi mumkin. Suyuq fazali sinterlash SiC va uning kompozit materiallarini suyuq fazali sinterlashni ta'minlash va pastroq haroratda zichlikka erishish uchun Y2O3 ikkilik va uchlamchi qo'shimchalar kabi sinterlash qo'shimchalarini qo'shishni talab qiladi. Qattiq fazali sinterlangan kremniy karbid keramikasini tayyorlash usuli xom ashyoni aralashtirish, purkash granulyatsiyasi, qoliplash va vakuumli sinterlashni o'z ichiga oladi. Ishlab chiqarishning o'ziga xos jarayoni quyidagicha:
70-90% submikron α kremniy karbidi (200-500nm), 0,1-5% bor karbidi, 4-20% qatron va 5-20% organik bog'lovchi mikserga solinadi va ho'l aralashtirish uchun toza suv bilan qo'shiladi. 6-48 soatdan so'ng, aralash shlam 60-120 meshli elakdan o'tkaziladi;
Elakdan o'tkazilgan suspenziya purkash granulyatsiya minorasi orqali purkash granulyatsiyasi orqali purkaladi. Purkash granulyatsiya minorasining kirish harorati 180-260℃ va chiqish harorati 60-120℃; granulyatsiyalangan materialning quyma zichligi 0,85-0,92g/sm3, suyuqligi 8-11s/30g; granulyatsiyalangan material keyinchalik foydalanish uchun 60-120 meshli elakdan o'tkaziladi;
Kerakli mahsulot shakliga muvofiq qolipni tanlang, granulalangan materialni qolip bo'shlig'iga joylashtiring va yashil korpus olish uchun xona haroratida 50-200MPa bosim ostida siqishni qoliplashni amalga oshiring; yoki siqishni qoliplashdan keyin yashil korpusni izostatik presslash moslamasiga joylashtiring, 200-300MPa bosim ostida izostatik presslashni amalga oshiring va ikkilamchi presslashdan keyin yashil korpusni oling;
Yuqoridagi bosqichlarda tayyorlangan yashil korpusni sinterlash uchun vakuumli sinterlash pechiga soling va malakalisi tayyor kremniy karbidli o'q o'tkazmaydigan keramikadir; yuqoridagi sinterlash jarayonida avval sinterlash pechini bo'shating va vakuum darajasi 3-5 × 10-2 ga yetganda, Pa dan keyin inert gaz sinterlash pechiga normal bosimgacha o'tkaziladi va keyin isitiladi. Isitish harorati va vaqt o'rtasidagi bog'liqlik: xona harorati 800℃ gacha, 5-8 soat, issiqlikni saqlash 0,5-1 soat, 800℃ dan 2000-2300℃ gacha, 6-9 soat, issiqlikni saqlash 1 dan 2 soatgacha, keyin pech bilan sovutiladi va xona haroratiga tushiriladi.
Normal bosimda sinterlangan kremniy karbidining mikrotuzilmasi va dona chegarasi
Xulosa qilib aytganda, issiq presslash sinterlash jarayonida ishlab chiqarilgan keramika yaxshiroq ishlashga ega, ammo ishlab chiqarish tannarxi ham sezilarli darajada oshadi; bosimsiz sinterlash orqali tayyorlangan keramika yuqori xom ashyo talablariga, yuqori sinterlash haroratiga, mahsulot hajmining katta o'zgarishiga, murakkab jarayonga va past ishlashga ega; reaksiya sinterlash jarayonida ishlab chiqarilgan keramika mahsulotlari yuqori zichlikka, yaxshi antiballistik ishlashga va nisbatan past tayyorlash narxiga ega. Kremniy karbidli keramikaning turli sinterlash tayyorlash jarayonlari o'zining afzalliklari va kamchiliklariga ega va qo'llash stsenariylari ham har xil bo'ladi. Mahsulotga muvofiq to'g'ri tayyorlash usulini tanlash va arzon narx va yuqori ishlash o'rtasidagi muvozanatni topish eng yaxshi siyosatdir.
Nashr vaqti: 2024-yil 29-oktabr