Общие процессы спекания керамики из карбида кремния
1. Реакционное спекание
Процесс реакционного спекания карбида кремния начинается со смешивания источника углерода и порошка карбида кремния. После формования смеси методом шликерного литья, сухого прессования или холодного изостатического прессования получают сырую массу. Впоследствии происходит реакция инфильтрации кремния путем нагревания сырца до температуры выше 1500°C в вакууме или инертной атмосфере. Твердый кремний плавится в жидкий кремний, проникая в сырое тело за счет капиллярного действия. Химическая реакция между жидким кремнием (или парами кремния) и углеродом в организме приводит к образованию на месте β-Карбид кремния, который связывается с существующими частицами Карбид кремния, образуя керамический материал из карбида кремния, спеченный в результате реакции. Ключевые факторы, влияющие на характеристики карбида кремния, полученного реакционным спеканием, включают размер и тип источника углерода, размер частиц сырья карбида кремния, пористость сырца, температуру спекания и время выдержки. К преимуществам реакционного спекания относятся низкая температура спекания, низкая стоимость производства и высокая плотность материала, что делает его особенно подходящим для изготовления крупногабаритных и сложных по форме конструктивных элементов. Типичные области применения включают материалы для высокотемпературных печей, радиационные трубы, теплообменники и сопла для десульфурации.
2. Спекание без давления
Спекание карбида кремния без давления происходит без приложения внешнего давления. Добавляются подходящие добавки для спекания, и плотное спекание достигается при температуре от 2000°C до 2150°C. В зависимости от формы спекающей добавки этот процесс можно разделить на твердофазное спекание и жидкофазное спекание. При твердофазном спекании в качестве вспомогательных веществ для спекания используются B и C, а также другие варианты, включая B4C + C, БН + C, БП + C, АлБ2 + C. Твердофазное спекание позволяет достичь высокой плотности (3,10–3,15 г/см³) без межзеренных стеклообразная фаза, демонстрирующая превосходные высокотемпературные механические свойства при температуре использования до 1600°C. Однако если температура спекания слишком высока, это может привести к увеличению размера зерна и снижению прочности на изгиб. При жидкофазном спекании в качестве вспомогательных средств для спекания используются определенные количества многокомпонентных низкоэвтектических оксидов, что позволяет добиться уплотнения Карбид кремния при более низких температурах. В результате этого процесса образуются мелкие и однородные равноосные зерна, а введение жидкой фазы ослабляет межфазную связь, что приводит к полному трансзереновому разрушению и значительному повышению прочности и ударной вязкости. Спекание карбида кремния без давления — это зрелая технология с такими преимуществами, как возможность использования различных процессов формования, низкая себестоимость производства и возможность достижения высокой прочности и ударной вязкости с помощью соответствующих добавок. К типичным промышленным изделиям относятся, среди прочего, износостойкие и коррозионностойкие уплотнительные кольца, подшипники скольжения.
3. Спекание горячим прессованием
Спекание горячим прессованием включает заполнение высушенного порошка карбида кремния в высокопрочную графитовую форму. Одновременное применение осевого давления и нагрева в контролируемых условиях давления, температуры и времени приводит к спеканию и формованию карбида кремния. Преимущества этого процесса заключаются в одновременном применении тепла и давления, когда порошок находится в термопластичном состоянии, что облегчает контакт частиц, диффузию и процессы массопереноса. Этот метод позволяет производить керамику из карбида кремния с мелкими зернами, высокой относительной плотностью и превосходными механическими свойствами при более низких температурах спекания и более коротком времени спекания. Однако заметными недостатками являются сложность оборудования и процессов, высокие требования к материалам форм, ограниченная применимость к деталям простой формы, низкая эффективность производства и высокая себестоимость производства. В результате этот метод в основном подходит для специальных применений.
4. Спекание горячим изостатическим прессованием (БЕДРО).
БЕДРО предполагает воздействие на материалы (порошки, неспеченные изделия или спеченные изделия) сбалансированному давлению в процессе нагрева с использованием инертных газов, таких как аргон или азот, в качестве среды передачи давления. Сочетание высокой температуры и высокого давления способствует уплотнению. Технология БЕДРО позволяет производить полностью однородные, микроструктурно однородные, мелкозернистые и полностью плотные материалы при более низких температурах спекания и более коротком времени. Он подходит для изготовления изделий сложной формы, особенно когда для приготовления керамики наночастиц необходимы низкие требования к порошку. Технология позволяет точно контролировать конечные размеры продукта, требуя минимальной постобработки или даже позволяя использовать его напрямую без дополнительной обработки. Однако спекание БЕДРО характеризуется высокими барьерами для технологии инкапсуляции, высокими инвестиционными и эксплуатационными затратами, что ограничивает его широкое применение.
СЯМЭНЬ МАСКЕРА ТЕХНОЛОДЖИ КО., ЛТД. является авторитетным и надежным поставщиком, специализирующимся на производстве и продаже технических керамических деталей. Мы обеспечиваем индивидуальное производство и высокоточную механическую обработку широкого спектра высокоэффективных керамических материалов, включая глиноземная керамика, циркониевая керамика, нитрид кремния, Карбид кремния, нитрид бора, нитрид алюминия и обрабатываемая стеклокерамика. В настоящее время наши керамические детали можно найти во многих отраслях промышленности, таких как механическая, химическая, медицинская, полупроводниковая, автомобильная, электронная, металлургическая и т. д. Наша миссия — предоставлять керамические детали самого высокого качества для пользователей во всем мире, и нам очень приятно видеть нашу керамику. детали эффективно работают в конкретных приложениях клиентов. Мы можем сотрудничать как в прототипном, так и в серийном производстве. Если у вас есть требования, свяжитесь с нами.
