Реакциялық агломерацияланған SiC керамика және олардың қасиеттерін зерттеу

Неліктен кремний карбиді маңызды?

Кремний карбиді (SiC) - кремний мен көміртек атомдары арасындағы коваленттік байланыстар арқылы түзілетін қосылыс, оның тамаша тозуға төзімділігі, термиялық соққыға төзімділігі, коррозияға төзімділігі және жоғары жылу өткізгіштігімен танымал. Ол аэроғарыш өнеркәсібінде, механикалық өндірісте, мұнай-химияда, металл балқытуда және электроника өнеркәсібінде, әсіресе тозуға төзімді бөлшектер мен жоғары температураға төзімді құрылымдық компоненттерді жасау үшін кеңінен қолданылады.Реакциялық агломерленген кремний карбидті керамикаөнеркәсіптік ауқымдағы өндіріске қол жеткізген алғашқы құрылымдық керамикалардың бірі болып табылады. Дәстүрліреакцияға ұшыраған кремний карбидті керамикакремний карбиді ұнтағынан және аз мөлшерде көміртегі ұнтағынан жоғары температуралы кремний инфильтрациялық реакция агломерациялау арқылы жасалады, бұл ұзақ агломерация уақытын, жоғары температураны, жоғары энергия тұтынуды және жоғары шығындарды қажет етеді. Реакцияланған кремний карбиді технологиясын қолданудың өсуімен дәстүрлі әдістер күрделі пішінділерге өнеркәсіптік сұранысты қанағаттандыру үшін жеткіліксіз.кремний карбидті керамика.

Соңғы жетістіктер недеРеакциялық агломерленген кремний карбиді?

Соңғы жетістіктер жоғары тығыздықты, жоғары иілу беріктігін өндіруге әкелдікремний карбидті керамиканано-өлшемді кремний карбиді ұнтағын пайдаланып, материалдың механикалық қасиеттерін айтарлықтай жақсартады. Дегенмен, тоннасына ондаған мың доллардан асатын нано-өлшемді кремний карбиді ұнтағының жоғары құны кең ауқымды қолдануға кедергі келтіреді. Бұл жұмыста біз көміртегі көзі ретінде кеңінен қол жетімді ағаш көмірін және агрегат ретінде микрон өлшемді кремний карбидін қолдандық, оны дайындау үшін сырғымалы құю технологиясын қолдандық.реакцияға ұшыраған кремний карбиді керамикажасыл денелер. Бұл тәсіл кремний карбиді ұнтағын алдын ала синтездеу қажеттілігін болдырмайды, өндіріс шығындарын азайтады және үлкен, күрделі пішінді жұқа қабырғалы өнімдерді жасауға мүмкіндік береді, бұл өнімділік пен қолдануды жақсарту үшін анықтама береді.реакцияға ұшыраған кремний карбидті керамика.

Қандай шикізат пайдаланылды?

Экспериментте қолданылатын шикізатқа мыналар жатады:

Орташа бөлшектерінің өлшемі (d50) 3,6 мкм және тазалығы (w(SiC)) ≥ 98% кремний карбиді

Орташа бөлшектерінің өлшемі (d50) 0,5 мкм және тазалығы (w©) ≥ 99% көміртекті қара

Бөлшектерінің орташа өлшемі (d50) 10 мкм және тазалығы (w©) ≥ 99% графит

Дисперсанттар: поливинилпирролидон (PVP) K30 (K мәні 27-33) және K90 (K мәні 88-96)

Су редукторы: Поликарбоксилат CE-64

Шығару агенті: AO

Деионизацияланған су

Эксперимент қалай жүргізілді?

Эксперимент келесідей жүргізілді:

Шикізатты 1-кестеге сәйкес біркелкі араласқан суспензия алу үшін электр араластырғышты пайдаланып 4 сағат бойы араластыру.

Шламның тұтқырлығын ≤ 1000 мПа·с сақтай отырып, аралас суспензия сырғанақ құю үшін дайындалған гипс қалыптарына құйылды, жасыл денелерді қалыптастыру үшін гипс қалыптары арқылы 2-3 минут бойы сусыздандыруға мүмкіндік берді.

Жасыл денелер салқын жерде 48 сағатқа орналастырылды, содан кейін қалыптардан шығарылды және вакуумды кептіру пешінде 80 ° C температурада 4-6 сағат бойы кептірілді.

Жасыл денелерді дегуминациялау дайындамаларды алу үшін муфельді пеште 800°С 2 сағат бойы жүргізілді.

Дайындамалар 1:100:2000 массалық қатынасында көміртегі қара, кремний ұнтағы және бор нитридінің аралас ұнтағына ендірілген және толығымен майда ұнтақталған кремний карбиді керамикасын алу үшін пеште 1720 ° C температурада 2 сағат бойы агломерацияланған. .

Өнімділікті тексеру үшін қандай әдістер қолданылды?

Өнімділік сынағы мыналарды қамтиды:

Бөлме температурасында роторлы вискозиметрдің көмегімен әртүрлі араластыру уақыттарында (1-5 сағат) суспензияның тұтқырлығын өлшеу.

GB/T 25995-2010 ұлттық стандартына сәйкес преформалардың көлемдік тығыздығын өлшеу.

ГБ/Т 6569-2006 бойынша агломерацияланған үлгілердің иілу беріктігін 1720°C температурада өлшеу, үлгі өлшемдері 3 мм × 4 мм × 36 мм, аралығы 30 мм және жүктеу жылдамдығы 0,5 мм·мин^-1. .

XRD және SEM көмегімен 1720°C температурада агломерацияланған үлгілердің фазалық құрамы мен микроқұрылымын талдау.

Араластыру уақыты суспензияның тұтқырлығына, преформ көлемінің тығыздығына және көрінетін кеуектілігіне қалай әсер етеді?

1 және 2-суреттер сәйкесінше 2# үлгі үшін араластыру уақыты мен суспензияның тұтқырлығы арасындағы байланысты және араластыру уақыты мен дайын пішіннің көлемінің тығыздығы мен көрінетін кеуектілік арасындағы қатынасты көрсетеді.

1-сурет араластыру уақыты ұлғайған сайын тұтқырлықтың төмендейтінін көрсетеді, 4 сағатта минимум 721 мПа·с жетеді, содан кейін тұрақталады.

2-суретте 2# үлгісінің максималды көлемдік тығыздығы 1,47 г·см^-3 және ең төменгі көрінетін кеуектілігі 32,4% болатыны көрсетілген. Төмен тұтқырлық жақсы дисперсияға әкеледі, бұл біркелкі суспензияға әкеледі және жақсарадыкремний карбиді керамикаөнімділік. Араластыру уақытының жеткіліксіздігі кремний карбиді жұқа ұнтағының біркелкі емес араласуына әкеледі, ал шамадан тыс араластыру уақыты жүйені тұрақсыздандыратын суды көбірек буландырады. Толық ұсақ ұнтақ кремний карбид керамикасын дайындау үшін оңтайлы араластыру уақыты 4 сағатты құрайды.

2-кестеде графит қосылған 2# үлгісінің және графит қосылмаған 6# үлгісінің суспензия тұтқырлығы, дайын пішін көлемінің тығыздығы және көрінетін кеуектілігі келтірілген. Графиттің қосылуы суспензияның тұтқырлығын төмендетеді, преформаның көлемінің тығыздығын арттырады және графиттің майлау әсеріне байланысты көрінетін кеуектілікті азайтады, нәтижесінде толық ұсақ ұнтақтың дисперсиясы жақсырақ және тығыздығы артады.кремний карбидті керамика. Графитсіз суспензия жоғары тұтқырлыққа, нашар дисперсияға және тұрақтылыққа ие, бұл графит қосуды қажет етеді.

3-суретте әртүрлі көміртекті қара мазмұны бар үлгілердің дайындама көлемінің тығыздығы және айқын кеуектілігі көрсетілген. 2# үлгідегі ең жоғары көлемдік тығыздық 1,47 г·см^-3 және ең төменгі көрінетін кеуектілік 32,4%. Дегенмен, тым төмен кеуектілік кремнийдің инфильтрациясына кедергі келтіреді.

4-суретте 1720°C температурада 2# үлгі дайындамалары мен агломерацияланған үлгілердің XRD спектрлері көрсетілген. Дайындамалардың құрамында графит және β-SiC бар, ал агломерацияланған үлгілерде Si, β-SiC және α-SiC бар, бұл жоғары температурада α-SiC-ке айналған кейбір β-SiC-ті көрсетеді. Синтерленген үлгілер сонымен қатар жоғары температурадағы кремний инфильтрациясына байланысты Si жоғарылағанын және C мазмұнының азайғанын көрсетеді, мұнда Si C-мен әрекеттеседі, SiC түзеді, кеуектерді толтырады.

5-суретте әртүрлі үлгідегі преформалардың сыну морфологиясы көрсетілген. Суреттер майда кремний карбиді, графит және кеуектерді көрсетеді. 1#, 4# және 5# үлгілері біркелкі араласпағандықтан үлпек фазалары мен біркелкі емес таралған кеуектерге ие, бұл дайын пішіннің төмен тығыздығы мен жоғары кеуектілікке әкеледі. 5,94% (w) көміртегі қарасы бар 2# үлгі оңтайлы микроқұрылымды көрсетеді.

6-суретте 1720°C температурада агломерациялаудан кейінгі 2# үлгісінің сыну морфологиясы көрсетілген, тығыз және біркелкі бөлінген кремний карбидінің минималды кеуектілігі бар бөлшектері көрсетілген. Кремний карбиді бөлшектерінің өсуі жоғары температуралық әсерлерге байланысты. Жаңадан түзілген кішірек SiC бөлшектері реакция агломерациясының бастапқы SiC қаңқа бөлшектерінің арасында да байқалады, кейбір қалдық Si бастапқы кеуектерді толтырады, кернеу концентрациясын төмендетеді, бірақ балқу температурасы төмен болғандықтан жоғары температура өнімділігіне әлеуетті әсер етеді. Агломерленген өнімнің көлемдік тығыздығы 3,02 г·см^-3 және иілу беріктігі 580 МПа, бұл әдеттегіден екі есе артық.реакцияға ұшыраған кремний карбиді.

Қорытындылар

Толық ұсақ ұнтақты дайындау үшін қолданылатын суспензия үшін оңтайлы араластыру уақытыкремний карбидті керамика4 сағатты құрайды. Графит қосу суспензияның тұтқырлығын төмендетеді, дайын пішіннің көлемінің тығыздығын арттырады және айқын кеуектілікті азайтады, толық ұсақ ұнтақтың тығыздығын арттырады.кремний карбидті керамика.

Толық ұсақ ұнтақ кремний карбид керамикасын дайындау үшін оңтайлы көміртегі қара құрамы 5,94% (w) құрайды.

Агломерленген кремний карбиді бөлшектері ең аз кеуектілікпен тығыз және біркелкі таралады, өсу тенденциясын көрсетеді. Агломерленген өнімнің тығыздығы 3,02 г·см^-3, ал иілу беріктігі 580 МПа, механикалық беріктігі мен тығыздығын айтарлықтай жақсартады.кремний карбидті керамика.**

Semicorex-те біз маманданамызSiC керамикажәне жартылай өткізгіштерді өндіруде қолданылатын басқа керамикалық материалдар, егер сізде қандай да бір сұрақтарыңыз болса немесе қосымша мәліметтер қажет болса, бізбен байланысудан тартынбаңыз.

Байланыс телефоны: +86-13567891907

Электрондық пошта: sales@semicorex.com