Кремний карбидті керамика үшін агломерациялаудың 9 әдісіне шолу

Кремний карбиді (SiC), көрнекті құрылымдық керамика жоғары температуралық беріктік, қаттылық, серпімділік модулі, тозуға төзімділік, жылу өткізгіштік және коррозияға төзімділік сияқты ерекше қасиеттерімен танымал. Бұл атрибуттар оны жоғары температуралы пеш жиһазында, оттық саптамаларында, жылу алмастырғыштарда, тығыздағыш сақиналарда және жылжымалы мойынтіректерде дәстүрлі өнеркәсіптік қолданудан бастап, баллистикалық сауыт, ғарыш айналары, жартылай өткізгіш пластиналар сияқты кеңейтілген қолданбаларға дейін кең ауқымды қолданбаларға қолайлы етеді. және ядролық отынмен қаптау.

Агломерация процесі соңғы қасиеттерін анықтауда шешуші рөл атқарадыSiC керамика. Кең ауқымды зерттеулер реакциялық агломерация, қысымсыз агломерация, қайта кристалдану агломерациялау және ыстық престеу сияқты қалыптасқан әдістерден бастап ұшқын плазмасын агломерациялау, жылдам агломерациялау және тербелмелі қысымды агломерациялау сияқты соңғы инновацияларға дейін әртүрлі агломерациялық әдістердің дамуына әкелді.

Міне, тоғыз көрнектіге жақынырақ шолуSiC керамикалықагломерациялау әдістері:

1. Ыстық басу:

Alliegro және т.б. Norton компаниясында ыстық престеу бір уақытта жылу мен қысымды аSiC ұнтағыматрицаның ішінде жинақы. Бұл әдіс бір уақытта тығыздау мен пішіндеуге мүмкіндік береді. Тиімді болғанымен, ыстық престеу күрделі жабдықты, мамандандырылған штамптарды және процесті қатаң бақылауды қажет етеді. Оның шектеулеріне жоғары энергия тұтыну, шектеулі пішін күрделілігі және жоғары өндіріс шығындары жатады.

2. Реакциялық агломерация:

Алғаш рет 1950 жылдары П.Поппер ұсынған реакциялық агломерация араластыруды қамтидыSiC ұнтағыкөміртек көзімен. Сырғымалы құю, құрғақ престеу немесе суық изостатикалық престеу арқылы пайда болған жасыл дене кремний инфильтрация процесінен өтеді. Вакуумда немесе инертті атмосферада 1500°C жоғары қыздыру капиллярлық әсер арқылы кеуекті денеге енетін кремнийді ерітеді. Сұйық немесе газ тәріздес кремний көміртегімен әрекеттесіп, бар SiC бөлшектерімен байланысатын in-situ β-SiC түзеді, нәтижесінде тығыз керамика пайда болады.

Реакциямен байланысқан SiC төмен агломерация температурасымен, үнемділігімен және жоғары тығыздығымен мақтана алады. Агломерация кезінде елеусіз шөгу оны үлкен, күрделі пішінді компоненттер үшін өте қолайлы етеді. Типтік қолданбаларға жоғары температуралы пеш жиһазы, сәулелі түтіктер, жылу алмастырғыштар және күкіртті тазарту саптамалары жатады.

RBSiC қайықтарының Semicorex технологиялық маршруты

3. Қысымсыз агломерация:

Әзірлеуші ​​С.Прочазка және т.б. 1974 жылы GE-де қысымсыз агломерация сыртқы қысымның қажеттілігін жояды. Тығыздану 2000-2150°С температурада атмосфералық қысымда (1,01×105 Па) инертті атмосферада агломерациялық қоспалардың көмегімен жүреді. Қысымсыз агломерацияны одан әрі қатты күйдегі және сұйық фазалық агломерацияға бөлуге болады.

Қатты күйде қысымсыз агломерациялау 1600°C-қа дейін пайдалану температурасымен ерекше жоғары температуралық механикалық қасиеттерге әкелетін, түйіршікаралық шыны фазалары жоқ жоғары тығыздыққа (3,10-3,15 г/см3) қол жеткізеді. Дегенмен, жоғары агломерациялық температурада дәннің шамадан тыс өсуі беріктікке теріс әсер етуі мүмкін.

Сұйық фазалы қысымсыз агломерация SiC керамикасының қолдану аясын кеңейтеді. Бір компонентті балқыту немесе бірнеше компоненттердің эвтектикалық реакциясы арқылы түзілетін сұйық фаза жоғары диффузиялық жолды қамтамасыз ету арқылы тығыздау кинетикасын күшейтеді, қатты күйдегі агломерациямен салыстырғанда агломерация температурасының төмендеуіне әкеледі. Сұйық фазалық агломерацияланған SiC ішіндегі ұсақ түйіршік мөлшері және қалдық түйір аралық сұйық фаза иілу беріктігі мен сыну беріктігін арттыра отырып, трансгранулярлық сынудан түйір аралық сынуға өтуге ықпал етеді.

Қысымсыз агломерация - үнемділік пен пішіннің әмбебаптығы сияқты артықшылықтары бар жетілген технология. Қатты күйдегі агломерленген SiC, атап айтқанда, жоғары тығыздықты, біркелкі микроқұрылымды және тамаша жалпы өнімділікті ұсынады, бұл оны тығыздағыш сақиналар мен сырғымалы мойынтіректер сияқты тозуға және коррозияға төзімді компоненттерге қолайлы етеді.

Қысымсыз агломерленген кремний карбиді құрыш

4. Қайта кристалдану агломерациясы:

1980 жылдары Кригесманн жоғары өнімді қайта кристалдандырылған бұйымдарды жасауды көрсетті.SiC керамика2450°C температурада күйіп құю, содан кейін агломерациялау арқылы. Бұл әдісті FCT (Германия) және Norton (АҚШ) кең ауқымды өндіріске тез қабылдады.

Қайта кристалданған SiC әртүрлі өлшемдегі SiC бөлшектерін орау арқылы пайда болған жасыл денені агломерациялауды қамтиды. Ірі бөлшектердің аралықтарында біркелкі таралған ұсақ бөлшектер, бақыланатын атмосферада 2100°C жоғары температурада үлкенірек бөлшектердің жанасу нүктелерінде буланып, конденсацияланады. Бұл булану-конденсация механизмі түйіршіктердің мойындарында дәннің жаңа шекараларын қалыптастырады, дәннің өсуіне, мойынның қалыптасуына және қалдық кеуектілігі бар агломерацияланған денеге әкеледі.

Қайта кристалданған SiC негізгі ерекшеліктері мыналарды қамтиды:

Минималды шөгу: агломерация кезінде астық шекарасының немесе көлемдік диффузияның болмауы елеусіз шөгуді тудырады.

Near-Net Shaping: агломерацияланған тығыздық жасыл дене тығыздығына дерлік бірдей болып қалады.

Таза астық шекаралары: қайта кристалданған SiC шыны фазалары немесе қоспалары жоқ таза дән шекараларын көрсетеді.

Қалдық кеуектілік: Агломерленген дене әдетте 10-20% кеуектілікті сақтайды.

5. Ыстық изостатикалық басу (HIP):

HIP тығыздауды жақсарту үшін инертті газ қысымын (әдетте аргон) пайдаланады. Шыны немесе металл контейнерге жабылған SiC ұнтағы пеш ішінде изостатикалық қысымға ұшырайды. Температура агломерациялық диапазонға дейін көтерілген кезде компрессор бірнеше мегапаскаль бастапқы газ қысымын сақтайды. Бұл қысым қыздыру кезінде біртіндеп артып, 200 МПа дейін жетеді, ішкі тесіктерді тиімді жояды және жоғары тығыздыққа қол жеткізеді.

6. Spark плазмалық агломерация (SPS):

SPS - тығыз материалдарды, соның ішінде металдарды, керамика мен композиттерді өндіруге арналған жаңа ұнтақ металлургия әдісі. Ол импульстік электр тогын және ұнтақ бөлшектері арасында ұшқын плазмасын жасау үшін жоғары энергиялы электр импульстарын пайдаланады. Бұл локализацияланған қыздыру және плазма генерациясы салыстырмалы түрде төмен температураларда және қысқа уақыттарда жүреді, бұл жылдам агломерацияны қамтамасыз етеді. Процесс беттік ластаушы заттарды тиімді жояды, бөлшектердің беттерін белсендіреді және тез тығыздауға ықпал етеді. SPS тығыз SiC керамикасын алу үшін Al2O3 және Y2O3 көмегімен агломерациялық көмекші ретінде сәтті қолданылды.

7. Микротолқынды пеште агломерациялау:

Кәдімгі қыздырудан айырмашылығы, микротолқынды агломерация көлемді қыздыру мен агломерацияға қол жеткізу үшін микротолқынды электромагниттік өрістегі материалдардың диэлектрлік жоғалуын пайдаланады. Бұл әдіс төменгі агломерация температурасы, жылдамырақ қыздыру жылдамдығы және жақсартылған тығыздау сияқты артықшылықтарды ұсынады. Микротолқынды пеште агломерациялау кезінде күшейтілген массалық тасымалдау сонымен қатар ұсақ түйіршікті микроқұрылымдарды дамытады.

8. Жылдам агломерация:

Flash агломерация (FS) энергияны аз тұтынуы және өте жылдам агломерация кинетикасы үшін назар аударды. Процесс пеш ішіндегі жасыл денеге кернеуді қолдануды қамтиды. Шекті температураға жеткенде, токтың кенеттен сызықты емес ұлғаюы жылдам Джоуль қызуын тудырады, бұл секундтар ішінде лезде тығыздауға әкеледі.

9. Тербелмелі қысымды агломерациялау (OPS):

Агломерация кезінде динамикалық қысымды енгізу бөлшектердің өзара құлыпталуын және агломерациясын бұзады, кеуектер көлемін және таралуын азайтады. Бұл жоғары берік және сенімді керамика беретін жоғары тығыз, ұсақ түйіршікті және біртекті микроқұрылымдарға әкеледі. Цинхуа университетіндегі Си Жипэн командасының бастамасымен жасалған OPS әдеттегі агломерациядағы тұрақты статикалық қысымды динамикалық тербелмелі қысыммен ауыстырады.

OPS бірнеше артықшылықтарды ұсынады:

Жақсартылған жасыл тығыздық: Үздіксіз тербелмелі қысым бөлшектердің қайта орналасуына ықпал етеді, ұнтақ компактінің жасыл тығыздығын айтарлықтай арттырады.

Агломерациялық қозғаушы күштің жоғарылауы: OPS дәннің айналуын, сырғуын және пластик ағынын күшейтіп, тығыздау үшін үлкен қозғаушы күш береді. Бұл әсіресе бақыланатын тербеліс жиілігі мен амплитудасы дән шекараларындағы қалдық саңылауларды тиімді жоятын агломерацияның кейінгі кезеңдерінде тиімді.

Тербелмелі қысымды агломерациялау жабдығының фотосуреті

Жалпы әдістерді салыстыру:

Осы әдістердің ішінде реакциялық агломерация, қысымсыз агломерация және қайта кристалдану агломерациясы өнеркәсіптік SiC өндірісі үшін кеңінен қолданылады, олардың әрқайсысының бірегей артықшылықтары бар, нәтижесінде микроқұрылымдар, қасиеттер және қолданулар ерекшеленеді.

Реакциялық байланысқан SiC:Агломерациялаудың төмен температурасын, үнемділігін, ең аз шөгуін және жоғары тығыздалуын ұсынады, бұл оны үлкен, күрделі пішінді компоненттерге жарамды етеді. Әдеттегі қосымшаларға жоғары температуралы пеш жиһаздары, оттық саптамалары, жылу алмастырғыштар және оптикалық шағылыстырғыштар жатады.

Қысымсыз күйдірілген SiC:Экономикалық тиімділікті, пішіннің әмбебаптығын, жоғары тығыздықты, біркелкі микроқұрылымды және тамаша жалпы қасиеттерді қамтамасыз етеді, бұл оны тығыздағыштар, сырғымалы мойынтіректер, баллистикалық бронь, оптикалық шағылыстырғыштар және жартылай өткізгіш пластиналар сияқты дәлдіктегі компоненттер үшін өте қолайлы етеді.

Қайта кристалданған SiC:Таза SiC фазалары, жоғары тазалығы, жоғары кеуектілігі, тамаша жылу өткізгіштігі және термиялық соққыға төзімділігі бар, бұл оны жоғары температуралы пеш жиһаздары, жылу алмастырғыштар және оттық саптамалары үшін қолайлы етеді.**

Semicorex-те біз маманданамызSiC керамика және т.бКерамикалық материалдаржартылай өткізгіш өндірісінде қолданылады, егер сізде қандай да бір сұраулар болса немесе қосымша мәліметтер қажет болса, бізбен байланысудан тартынбаңыз.

Байланыс телефоны: +86-13567891907

Электрондық пошта: sales@semicorex.com