Silizio-karburoaren zeramikarako 9 sinterizazio-tekniken berrikuspena

Silizio karburoa (SiC), egiturazko zeramika nabarmena, bere aparteko propietateengatik ezaguna da, besteak beste, tenperatura altuko erresistentzia, gogortasuna, modulu elastikoa, higadura erresistentzia, eroankortasun termikoa eta korrosioarekiko erresistentzia. Ezaugarri hauek aplikazio ugaritarako egokia da, tenperatura altuko labeen altzarietan, erregailuen toberetan, bero-trukagailuetan, zigilatzeko eraztunetan eta lerratze-errodamenduetan ohiko erabilera industrialetatik hasita, aplikazio aurreratuetaraino, hala nola armadura balistikoa, ispilu espazialak, oblea erdieroaleak. eta erregai nuklearraren estaldura.

Sinterizazio-prozesua funtsezkoa da azken propietateak zehaztekoSiC zeramika. Ikerketa zabalak hainbat sinterizazio-teknika garatu ditu, erreakzio-sinterizazioa, presiorik gabeko sinterizazioa, birkristalizazio sinterizazioa eta bero-presioa bezalako metodo finkatuetatik hasita, eta azken berritasunetaraino, txinparta plasma sinterizazioa, flash sinterizazioa eta presio oszilatorioaren sinterizazioa.

Hona hemen bederatzi nabarmenen hurbilagotikSiC zeramikasinterizazio teknikak:

1. Prentsatze beroa:

Alliegro et al-en aitzindaria. Norton konpainian, beroa prentsatzeak beroa eta presioa aldi berean aplikatzea dakar aSiC hautsatrokel baten barruan trinkotu. Metodo honek aldibereko dentsifikazioa eta konformazioa ahalbidetzen ditu. Eraginkorra bada ere, beroan prentsatzeak ekipamendu konplexuak, trokel espezializatuak eta prozesuen kontrol zorrotza behar ditu. Bere mugen artean energia-kontsumo handia, forma-konplexutasun mugatua eta ekoizpen-kostu handiak daude.

2. Erreakzio Sinterizazioa:

P. Popper-ek 1950eko hamarkadan proposatu zuen lehen aldiz, erreakzio-sinterizazioak nahastea dakar.SiC hautsakarbono iturri batekin. Gorputz berdeak, irristagarrizko galdaketa, prentsaketa lehorra edo prentsa isostatiko hotz bidez eratua, siliziozko infiltrazio prozesu bat jasaten du. Hutsean edo atmosfera geldoan 1500 °C-tik gorako berotzeak silizioa urtzen du, eta gorputz porotsuan infiltratzen da ekintza kapilarren bidez. Silizio likidoak edo gaseosoak karbonoarekin erreakzionatzen du, eta in situ dauden SiC partikulekin lotzen den β-SiC eratuz, zeramika trinko bat sortzen da.

Erreakzio-loturako SiC-k sinterizazio tenperatura baxuak, kostu-eraginkortasuna eta dentsifikazio handia ditu. Sinterizazioan zehar txikiagotu egiten denez, oso egokia da forma konplexuko osagai handietarako. Aplikazio tipikoen artean, tenperatura altuko labeko altzariak, hodi erradiatzaileak, bero-trukagailuak eta desulfurazio-toberak daude.

RBSiC Boat-en Semicorex Prozesuaren Ibilbidea

3. Presiorik gabeko sinterizazioa:

S. Prochazka et al-ek garatua. GEn, 1974an, presiorik gabeko sinterizazioak kanpoko presioaren beharra ezabatzen du. Dentsifikazioa 2000-2150 °C-tan gertatzen da presio atmosferikoaren pean (1,01×105 Pa) atmosfera geldo batean sinterizatzeko gehigarrien laguntzarekin. Presiorik gabeko sinterizazioa egoera solidoan eta fase likidoan sailka daiteke.

Egoera solidoko presiorik gabeko sinterizazioak dentsitate handiak lortzen ditu (3,10-3,15 g/cm3) beira arteko faserik gabe, tenperatura altuko propietate mekaniko apartak lortzen dituelarik, erabilera-tenperaturak 1600 °C-ra iristen direlarik. Hala ere, sinterizazio tenperatura altuetan aleen gehiegizko hazkuntzak eragin negatiboa izan dezake indarra.

Likido-faseko presiorik gabeko sinterizazioak SiC zeramikaren aplikazio-esparrua zabaltzen du. Osagai bakar bat edo osagai anitzen erreakzio eutektikoa urtuz eratutako fase likidoak dentsifikazio-zinetika hobetzen du difusibotasun-bide altua eskainiz, sinterizazio tenperatura baxuagoak eraginez egoera solidoko sinterizazioarekin alderatuta. Ale fineko tamaina eta fase likido-fase likido sinterizatuko granular arteko hondar faseak haustura transgranular-granular arteko trantsizioa sustatzen dute, malgutasun-indarra eta haustura-gogotasuna areagotuz.

Presiorik gabeko sinterizazioa teknologia heldua da, kostu-eraginkortasuna eta forma aldakortasuna bezalako abantailak dituena. Egoera solidoko SiC sinterizatuak, bereziki, dentsitate handia, mikroegitura uniformea ​​eta errendimendu orokor bikaina eskaintzen ditu, higadura eta korrosioarekiko erresistenteak diren osagaietarako egokia da, zigilatzeko eraztunak eta lerratze-errodamenduak, esaterako.

Presiorik gabeko silizio karburo sinterizatuko armadura

4. Birkristalizazio Sinterizazioa:

1980ko hamarkadan, Kriegesmannek errendimendu handiko birkristalizatuen fabrikazioa frogatu zuenSiC zeramikairristagarrizko galdaketa eta ondoren 2450 °C-tan sinterizatzea. Teknika hau azkar hartu zuten eskala handiko ekoizpenerako FCT-ek (Alemania) eta Norton-ek (AEB).

SiC birkristalizatua tamaina ezberdineko SiC partikulak ontziratuz eratutako gorputz berde bat sinterizatzea dakar. Partikula finak, partikula lodien arteko tarteetan uniformeki banatuta, lurrundu eta kondentsatu egiten dira partikula handien kontaktu-puntuetan 2100 °C-tik gorako tenperaturan atmosfera kontrolatuan. Lurruntze-kondentsazio mekanismo honek ale-muga berriak eratzen ditu partikulen lepoetan, aleak haztea, lepoa sortzea eta hondar-porositatea duen gorputz sinterizatua.

SiC birkristalizatuaren ezaugarri nagusiak hauek dira:

Uzkurtze minimoa: sinterizazioan ale-mugarik edo bolumen-difusiorik ez izateak uzkurdura arbuiagarria dakar.

Near-Net Shaping: dentsitate sinterizatua gorputz berdearen dentsitatearen ia berdina izaten jarraitzen du.

Aleen muga garbiak: SiC birkristalizatuak beira-faserik edo ezpurutasunik gabeko aleen muga garbiak erakusten ditu.

Hondar-porositatea: gorputz sinterizatuak normalean %10-20ko porositatea mantentzen du.

5. Prentsa isostatiko beroa (HIP):

HIP-k gas geldoen presioa erabiltzen du (normalean argona) dentsifikazioa hobetzeko. SiC hauts trinkoa, beira edo metalezko ontzi batean itxita, presio isostatikoa jasaten du labe baten barruan. Tenperatura sinterizazio-tarteraino igotzen den heinean, konpresore batek hainbat megapaskaleko hasierako gas-presioa mantentzen du. Presio hori pixkanaka handitzen da berotzean, 200 MPa-ra iritsi arte, barne-poroak modu eraginkorrean ezabatuz eta dentsitate handia lortuz.

6. Spark Plasma Sinterizazioa (SPS):

SPS hauts metalurgiako teknika berri bat da material trinkoak ekoizteko, metalak, zeramika eta konposatuak barne. Energia handiko pultsu elektrikoak erabiltzen ditu pultsatuko korronte elektrikoa sortzeko eta hauts partikulen artean plasma pizteko. Beroketa lokalizatua eta plasma sortzea nahiko tenperatura baxuetan eta iraupen laburrean gertatzen dira, sinterizazio azkarra ahalbidetuz. Prozesuak gainazaleko kutsatzaileak eraginkortasunez kentzen ditu, partikulen gainazalak aktibatzen ditu eta dentsifikazio azkarra sustatzen du. SPS arrakastaz erabili da SiC zeramika trinkoak fabrikatzeko Al2O3 eta Y2O3 erabiliz sinterizazio-laguntza gisa.

7. Mikrouhinen sinterizazioa:

Ohiko berokuntza ez bezala, mikrouhin-sinterizazioak materialen galera dielektrikoa aprobetxatzen du mikrouhin-eremu elektromagnetiko baten barruan, beroketa bolumetrikoa eta sinterizazioa lortzeko. Metodo honek abantailak eskaintzen ditu, hala nola sinterizazio tenperatura baxuagoak, berotze-tasa azkarragoak eta dentsifikazio hobetua. Mikrouhin-labean sinterizatzean masa-garraio hobeak ere ale fineko mikroegiturak sustatzen ditu.

8. Flash sinterizazioa:

Flash sinterizazioak (FS) arreta bereganatu du bere energia-kontsumo baxuagatik eta sinterizazio-zinetika oso azkarragatik. Prozesua labe baten barruan gorputz berde batean tentsio bat aplikatzea dakar. Atalase-tenperaturara iristean, korrontearen bat-bateko igoera ez-lineal batek Joule beroketa azkarra sortzen du, eta ia berehalako dentsifikazioa eragiten du segundotan.

9. Presio oszilatorioko sinterizazioa (OPS):

Sinterizazioan presio dinamikoa sartzeak partikulen elkarlokatzea eta aglomerazioa eten egiten ditu, poroen tamaina eta banaketa murriztuz. Honen ondorioz, mikroegitura oso trinkoak, ale finekoak eta homogeneoak lortzen dira, zeramika sendo eta fidagarriak lortzen dituztenak. Tsinghua Unibertsitateko Xie Zhipeng-en taldeak aitzindaria, OPS sinterizazio konbentzionaleko presio estatiko konstantea presio oszilatorio dinamikoarekin ordezkatzen du.

OPS-k hainbat abantaila eskaintzen ditu:

Dentsitate berdea hobetua: presio oszilatorio etengabeak partikulen berrantolaketa sustatzen du, hauts trinkoaren dentsitate berdea nabarmen handituz.

Sinterizazioaren indar eragilea areagotua: OPS-k indar eragile handiagoa ematen du dentsifikaziorako, aleen biraketa, irristaketa eta plastikozko fluxua hobetuz. Hau bereziki onuragarria da sinterizazioaren azken faseetan, non kontrolatutako oszilazio-maiztasuna eta anplitudeak modu eraginkorrean kentzen dituen hondar-poroak ale-mugetan.

Presio oszilatorioko sinterizazio ekipoaren argazkia

Teknika arrunten konparaketa:

Teknika horien artean, erreakzio-sinterizazioa, presiorik gabeko sinterizazioa eta birkristalizazio-sinterizazioa oso erabiliak dira SiC ekoizteko industriarako, eta bakoitzak abantaila bereziak ditu, mikroegitura, propietate eta aplikazio desberdinak sortzen direlarik.

Erreakzio-loturako SiC:Sinterizazio tenperatura baxuak, kostu-eraginkortasuna, gutxieneko uzkurdura eta dentsifikazio handia eskaintzen ditu, eta itxura konplexuko osagai handietarako egokia da. Aplikazio tipikoen artean tenperatura altuko labeko altzariak, erregailu-toberak, bero-trukagailuak eta islatzaile optikoak daude.

Presiorik gabeko SiC sinterizatua:Kostu-eraginkortasuna, forma aldakortasuna, dentsitate handia, mikroegitura uniformea ​​eta propietate orokor bikainak eskaintzen ditu, zigiluak, errodamendu lerragarriak, armadura balistikoa, islagailu optikoak eta erdieroaleen obleak bezalako doitasun osagaietarako aproposa da.

SiC birkristalizatua:SiC fase puruak, purutasun handia, porositate handia, eroankortasun termiko bikaina eta shock termikoaren erresistentzia ditu, tenperatura altuko labeko altzarietarako, bero-trukagailuetarako eta erregailuetarako toberetarako egokia da.**

Semicorex-en espezializatuta gaudeSiC Zeramika eta besteZeramikazko materialakErdieroaleen fabrikazioan aplikatuta, edozein kontsulta baduzu edo xehetasun gehiago behar badituzu, ez izan zalantzarik eta jarri gurekin harremanetan.

Harremanetarako telefonoa: +86-13567891907

Posta elektronikoa: sales@semicorex.com