Prekristalizirana membrana

Silicijev karbid in prekristaliziran silicijev karbid, kot predstavniki visokozmogljivih keramičnih materialov, se pogosto uporabljajo na številnih industrijskih področjih. Vendar imata oba svoje prednosti v postopku priprave, mikrostrukture in lastnosti učinkovitosti. Sintralni silicijev karbid izdelamo s sintranjem prahu pod visoko temperaturo in visokim tlakom. Ima gosto in trdo teksturo in obstaja v obliki -faznih kristalih. Ima izjemno visoko trdoto in je idealna izbira za zavore, ležaje in druge komponente na avtomobilskem in vesoljskem poljih. Po drugi strani rekristaliziran silicijev karbid uporablja tehnologijo rasti semen. Sprva je v fazi in se lahko po zdravljenju pretvori v visokozmogljivo fazo. Ima odlično visokotemperaturno moč, trdoto in odpornost na obrabo. Široko se uporablja v tesnilih, vodilnih tirnicah itd. Na poljih petrokemikalije, proizvodnje strojev itd. Če povzamemo, se razlika med sintranim silicijevim karbidom in prekristaliziranim silicijevim karbidom odraža predvsem v načinu priprave in nastalih mikrostruktur in lastnosti zmogljivosti. Pri izbiri ga je treba tehtati glede na potrebe določenega scenarija uporabe.

 

 

 

As an important structural ceramic material, silicon carbide is not only used in traditional industrial fields such as high-temperature kiln tools, combustion nozzles, heat exchangers, sealing rings, and sliding bearings, but also as bulletproof armor materials, space reflectors, fixture materials in semiconductor wafer preparation, and nuclear fuel cladding materials due to its excellent high-temperature mechanical strength, high Trdota, visok elastični modul, visoka odpornost na obrabo, visoka toplotna prevodnost in korozijska odpornost.

 

Zelo pomemben je postopek sintranja keramike iz silicijevega karbida. Po raziskavah in raziskovanju številnih raziskovalcev so bile razvite različne tehnologije sintranja, vključno z reakcijskim sintranjem, sintranjem atmosferskega tlaka, sintranjem rekristalizacije, vročim stiskanjem, vročem izostatičnim stiskanjem in novimi tehnologijami sintranja v preteklih dveh desetletjih, kot so Spark Plasma Sintering in Oscilling.

 

Vroče stiskanje sintranja

Alliegro in drugi iz podjetja Norton Company v Združenih državah Amerike so izumili vročo stisnjeno sintrano metodo za pripravo keramike iz silicijevega karbida. Silicijev karbidni prah se napolni v kalup, med ogrevanjem pa se vzdržuje določen pritisk, na koncu pa je dosežena metoda sintranja, v kateri se hkrati zaključita oblikovanje in sintranje. Značilnosti sintranja vročega stiskanja so, da se ogrevanje in pritisk izvajata hkrati, sintranje oblikovanje silicijevega karbida pa se doseže pod nadzorom ustreznih pogojev procesa tlačne temperature. Slabosti vročega stiskalnega sintranja so, da so stroji in oprema zapleteni, potrebe po plesni materiali so visoke, zahteve glede proizvodnega procesa so stroge, primerne so le za pripravo delov s preprostimi oblikami, poraba energije pa je velika, proizvodna učinkovitost je nizka, stroški proizvodnje pa visoki.

 

 

Reakcijsko sintranje

Reakcijski sintranje silicijevega karbida je P. Popper prvič predlagal v petdesetih letih prejšnjega stoletja. Postopek je mešati vir ogljika in silicijevega karbida v prahu, pripraviti prazno z vbrizgavanjem zdrsa, suho stiskanje ali hladno izostatično stiskanje in nato izvesti reakcijo silikonizacije, to je, da se segreva prazna na nad 1500 stopinj pod vakuumsko ali inertno atmosfero, trdni silicij se stopi v likvidnim delovanjem. Tekoči silicijev ali silicijev paro se kemično reagira s C v zelenem telesu, in in situ, ki nastane -Sic, združuje z originalnimi delci SIC v zelenem telesu, da tvori reakcijsko-silicijev karbidni keramični materiali. Tabela procesnega pretoka je naslednji:

Prednosti reakcijskega silicijevega karbida so nizka temperatura sintranja, nizki proizvodni stroški in visoka zgoščevanje materiala. Zlasti med postopkom reakcijskega sintranja skoraj ni nobenega krčenja, kar je še posebej primerno za pripravo strukturnih delov velike velikosti in zapletene oblike. Visokotemperaturni materiali za peči, sevalne cevi, toplotni izmenjevalci, šob za razžalvanje itd. So ti tipični uporabi keramike iz silicijevega karbida z reakcijo.

 

Atmosferski tlačni sintra

Izumil S. Prochazka in drugi iz GE v Združenih državah Amerike leta 1974. Atmosferski tlačni sintranje silicijevega karbida je, da se vzorce različnih oblik in velikosti z 2000-2150 stopnja ne uporablja, ne da bi uporabili zunanji pritisk, to je običajno pod 1,01 × 105PA Pritisk in inertno atmosfero. Sintra brez pritiska silicijevega karbida lahko razdelimo na dva procesa: trdno fazno sintranje in sintranje tekoče faze.

 

Trdna fazna sintranja brez pritiska silicijevega karbida lahko doseže visoko gostoto 3. 10-3. 15G/cm3 in med kristali ni steklene faze. Ima odlične visokotemperaturne mehanske lastnosti, njegova temperatura uporabe pa lahko doseže 1600 stopinj. Vendar je treba opozoriti, da je lahko temperatura sintranja iz trdnega faznega silicijevega karbida previsoka, zato lahko njena zrna prevelika in zmanjša upogibanje trdnosti materiala.

Pojav tekočega faznega sintranja brez tlaka silicijevega karbida je še razširil območje uporabe keramičnih materialov iz silicijevega karbida. Videz tekoče faze v sintranju tekoče faze se običajno tvori s taljenjem ene same komponente in evtektiko dveh ali več komponent. Generacija tekoče faze zagotavlja visoko hitrost difuzije za povečanje hitrosti sintranja, zato ima tekoče fazno sintranje prednost nižje temperature kot sintranje trdnega stanja, velikost zrn pa je majhna. Tekoča faza, ki ostane med kristali, spreminja način zloma keramike silicijevega karbida iz transgranularnega zloma do medgranularnega zloma, s čimer se izboljša trdnost upogibanja in žilavost zloma materiala. Tehnologija sintranja brez tlaka Sic je postala zrela. Njegove prednosti so nizki proizvodni stroški in brez omejitev oblike in velikosti izdelka. Zlasti v trdnofazni sintrani sic keramika ima visoko gostoto, enotno mikrostrukturo in odlično celovito materialno zmogljivost. Obroči za tesnjenje, odporni proti obrabi in proti koroziji, in drsni ležaji, ki se široko uporabljajo v industriji, so predvsem silicijev karbid s tlakom.

 

Prekristalizacijsko sintranje

V osemdesetih letih prejšnjega stoletja je Kriegesmann pripravil zelena telesa z oblikovanjem vbrizgavanja in pripravil rekristalizirane keramične materiale iz silicijevega karbida z odlično zmogljivostjo pri 2450 stopinjah, ki so jih kmalu množično proizvajali FCT iz Nemčije in Nortona ZDA. Rekristalizirani siC ​​keramični materiali so sic delci različnih velikosti delcev, ki so razvrščeni v določeno razmerje in oblikovani v praznine. Fine delce v praznini lahko enakomerno porazdelimo v pore med grobimi delci. Nato pri visoki temperaturi več kot 2100 stopinj in določenemu toku zaščitne atmosfere se sic fini delci postopoma izhlapijo in kondenzirajo in oborijo na kontaktnih točkah grobih delcev, dokler drobni delci popolnoma ne izginejo. Kot rezultat tega mehanizma za izhlapevanje-kondenzacije se na vratu delcev tvorijo nove meje zrn, zaradi česar se migrirajo drobni delci, kar tvori mostno strukturo med velikimi delci in sintrano telo z določeno poroznostjo.

 

Zaradi edinstvenega mehanizma sintranja in procesa rekristaliziranega sic ima naslednje značilnosti:

1) Ker med postopkom sintranja ni mejne meje zrn ali volumna, kondenzacija in difuzija izhlapevanja pa ne zmanjšata razdalje med delci SiC, med postopkom sintranja skoraj ni nobenega krčenja;

2) Gostota prekristaliziranega sic prazen se po sintranju komaj poveča;

3) prekristaliziran sic ima zelo jasne in čiste meje zrn, brez steklene faze in nečistoč;

4) Prekristaliziran SIC izdelek po sintranju vsebuje 10% do 20% preostale poroznosti.

 

Vroče izostatično stiskalno sintranje

Vroče izostatično stiskanje je postopek, ki uporablja inertni visokotlačni plin (na primer argon) za spodbujanje sintranja materialnega zgoščevanja. Prazen silicijev karbid v prahu je zatesnjen v stekleni ali kovinski posodi pod vakuumom. Med vročim postopkom pritiska na izostat, ko se vzorec segreje na temperaturo sintranja, kompresor vzdržuje začetni tlak plina več MPa. Med postopkom ogrevanja se tlak plina postopoma poveča na kar 200 MPa, izostatični tlak plina pa se uporablja za odpravo notranjih pore materiala za dosego zgoščevanja.

 

Spark plazma sintranje

Spark plazma sintranja tehnologija je nova praškasta metalurgijska tehnologija za pripravo razsutih materialov. Uporablja visokoenergijske električne iskre za dokončanje postopka sintranja vzorca pri nižji temperaturi in v krajšem času. Uporablja se lahko za pripravo kovinskih materialov, keramičnih materialov in sestavljenih materialov. Med postopkom sintranja lahko trenutni izcedek med delci in visokotemperaturno plazmo razbije ali odstrani nečistoče (kot je oksidni film itd.) In adsorbirane pline na površini delcev prahu, aktivira površino praškovnih delcev in izboljša kakovost in učinkovitost sintranja. S pomočjo tehnologije za sintranje Spark plazme so mikropowderji SIC z AL2O3 in Y2O3 sintralnim pripomočkom hitro sintrani, da dobijo gosto keramiko iz silicijevega karbida.

 

Mikrovalovno sintranje

V primerjavi s tradicionalnimi postopki sintranja mikrovalovna sintranja uporablja dielektrično izgubo materialov v mikrovalovni elektromagnetni polji za ogrevanje materialov kot celote na temperaturo sintranja, da doseže sintranje in zgoščevanje. V primerjavi z običajnimi metodami sintranja ima mikrovalovno sintranje veliko prednosti, kot so nizka temperatura sintranja, hitrost segrevanja, dobra gostota materiala itd. Hkrati mikrovalovno sintranje pospeši masni postopek prenosa materialov, tako da je mogoče dobiti finozrnate materiale.

 

Flash sintranje

Flash sintranje (FS) ima prednosti nizke porabe energije in zelo hitro hitrost sintranja. V zadnjih letih se uporablja tudi za sintranje raziskave silicijevega karbida. Flash sintranja se nanaša na neposredno uporabo napetosti na vzorec pri segrevanju v ogrevalni peči. Ko dosežemo določeno temperaturo praga, nenadno nelinearno povečanje toka hitro ustvari joule toploto, vzorec pa lahko hitro zgoščene v nekaj sekundah.

 

Nihajoči tlak sintranja

The introduction of dynamic pressure during the sintering process is conducive to breaking the self-locking and agglomeration phenomenon in the particles, reducing the number and size of defects such as pores and agglomerations, thereby obtaining a uniform microstructure with high density and fine grain size, and preparing high-strength and high-reliability structural ceramic materials. Na podlagi tega novega koncepta sintranja je raziskovalna skupina Xie Zhipeng na univerzi Tsinghua predlagala idejo o uvedbi dinamičnega nihajnega pritiska za nadomestitev obstoječega stalnega statičnega tlaka med postopkom sintranja keramičnih praškov in poimenovala to novo sintransko tehnologijo, ki niha, ki niha.

 

Prednosti te tehnologije sintranja so:

1) gostoto pakiranja prahu pred sintranjem lahko znatno izboljšamo s preureditvijo delcev, ki nastane z neprekinjenim nihajočim tlakom;

 

2) Zagotavlja večjo sintrano gonilno silo, ki bolj spodbuja k spodbujanju vrtenja in zdrsa zrn in plastičnega toka v sintranem telesu, da pospeši zgoščevanje zelenega telesa, zlasti v poznejši fazi sintranja, s prilagoditvijo pogostosti in velikosti nihajočih tlakov, ki so popolnoma elimirane.

Tri metode priprave keramičnih materialov iz silicijevega karbida, reakcijskega sintranja, sintranja atmosferskega tlaka in rekristalizacije, ki se pogosteje uporabljajo v industrijski proizvodnji, imajo vse svoje edinstvene prednosti, tudi mikrostruktura, zmogljivost in aplikacijski polji pripravljenega silicijevega karbida so tudi različni.

 

Reakcijsko sintranje ima nizko temperaturo sintranja in nizke stroške proizvodnje. Stopnja krčenja pripravljenih izdelkov je izjemno majhna, stopnja zgoščevanja pa visoka. Primeren je za pripravo strukturnih delov velike velikosti in zapletene oblike. Reakcijski sintrani silicijev karbid se večinoma uporablja v visokotemperaturnih orodjih za peči, plamenih, toplotnih izmenjevalnikih, optičnih reflektorjih itd.

 

Prednosti sintranja atmosferskega tlaka so nizki stroški proizvodnje, brez omejitev oblike in velikosti izdelka, visoka gostota pripravljenih izdelkov, enakomerna mikrostruktura in odlična celovita učinkovitost materiala. Zato je bolj primeren za pripravo natančnih strukturnih delov, kot so tesnila, drsni ležaji in neprebojni oklep v različnih mehanskih črpalkah, optični reflektorji, polprevodniške rezine, etc.

 

Rekristaliziran silicijev karbid ima čisto kristalno fazo, ne vsebuje nečistoč, ima visoko poroznost, odlično toplotno prevodnost in odpornost na toplotni udar ter je idealen kandidat za visokotemperaturne orodja za peči, toplotne izmenjevalnike ali gomile.

 

Priljubljena oznake: Prekristalizirana membrana, Kitajska prekristalizirani proizvajalci membrane, dobavitelji, tovarna