Yeniden kristalize edilmiş membran

Yüksek performanslı seramik malzemelerin temsilcileri olarak sinterlenmiş silikon karbür ve yeniden kristalize silikon karbür, birçok endüstriyel alanda yaygın olarak kullanılmaktadır. Bununla birlikte, ikisinin hazırlık süreci, mikro yapı ve performans özelliklerinde kendi avantajları vardır. Sinterlenmiş silikon karbür, yüksek sıcaklık ve yüksek basınç altında sinterleme tozu ile yapılır. Yoğun ve sert bir dokuya sahiptir ve -faz kristalleri şeklinde bulunur. Son derece yüksek sertliğe sahiptir ve otomotiv ve havacılık alanlarındaki frenler, rulmanlar ve diğer bileşenler için ideal bir seçimdir. Öte yandan, yeniden kristalleştirilmiş silikon karbür tohum büyüme teknolojisini kullanır. Başlangıçta fazdadır ve tedaviden sonra yüksek performans fazına dönüştürülebilir. Mükemmel yüksek sıcaklık mukavemeti, sertlik ve aşınma direncine sahiptir. Petrokimyasallar, makine üretimi vb. Tarlalarında contalarda, kılavuz raylarda vb. Yaygın olarak kullanılır. Özet olarak, sinterlenmiş silikon karbür ve yeniden kristalize silikon karbür arasındaki fark esas olarak preparasyon yöntemine ve ortaya çıkan mikro yapı ve performans özelliklerine yansır. Seçerken, belirli uygulama senaryosunun ihtiyaçlarına göre tartılması gerekir.

 

 

 

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 hardness, high elastic modulus, high Aşınma direnci, yüksek termal iletkenlik ve korozyon direnci.

 

Silikon karbür seramiklerinin sinterleme işlemi çok önemlidir. Birçok araştırmacı tarafından araştırma ve keşiften sonra, reaksiyon sinterleme, atmosferik basınç sinterleme, yeniden kristalleşme sinterleme, sıcak presleme, sıcak izostatik presleme sinterleme ve yeni sinterleme teknolojileri gibi çeşitli sinterleme teknolojileri geliştirilmiştir.

 

Sıcak presleme sinterleme

Alliegro ve Amerika Birleşik Devletleri'ndeki Norton Company'den diğerleri, silikon karbür seramikleri hazırlamak için sıcak bir presleme sinterleme yöntemi icat ettiler. Silikon karbür tozu kalıp içine doldurulur ve ısıtma işlemi sırasında belirli bir basınç korunur ve son olarak kalıplama ve sinterlemenin aynı anda tamamlandığı bir sinterleme yöntemi elde edilir. Sıcak presleme sinterlemenin özellikleri, ısıtma ve basınçlandırmanın aynı anda gerçekleştirilmesi ve silikon karbürün sinterleme kalıplanmasının uygun basınç-sıcaklık süresi işlem koşullarının kontrolü altında elde edilmesidir. Sıcak presli sinterlemenin dezavantajları, makinelerin ve ekipmanın karmaşık olması, kalıp malzemesi gereksinimlerinin yüksek, üretim süreci gereksinimlerinin katı olması, sadece basit şekilli parçaları hazırlamak için uygundur ve enerji tüketimi büyük, üretim verimliliği düşüktür ve üretim maliyetinin yüksek olmasıdır.

 

 

Reaksiyon sinterleme

Silikon karbürün reaksiyon sinterlenmesi ilk olarak 1950'lerde P. Popper tarafından önerildi. İşlem, karbon kaynağını ve silikon karbür tozunu karıştırmak, boşluğu kayma enjeksiyon kalıplama, kuru presleme veya soğuk izostatik presleme kalıplama ile hazırlamak ve daha sonra silikonizasyon reaksiyonu yapmak, yani boşluğu boş veya inert atmosfer altında 1500 dereceye ısıtmak ve katı silikon, kapiller etkisi ile peneton içine penetrese olan sıvı silicon'a ısıtın. Sıvı silikon veya silikon buharı yeşil gövdede C ile kimyasal olarak reaksiyona girer ve yerinde üretilen -SIC, reaksiyon silikon karbür seramik malzemeleri oluşturmak için yeşil gövdedeki orijinal SIC parçacıkları ile birleşir. Proses akış şeması aşağıdaki gibidir:

Reaksiyon-dizilmiş silikon karbürün avantajları düşük sinterleme sıcaklığı, düşük üretim maliyeti ve yüksek malzeme yoğunlaşmasıdır. Özellikle, reaksiyon sinterleme işlemi sırasında, özellikle büyük boyutlu ve karmaşık şekilli yapısal parçaların hazırlanması için uygun olan neredeyse hiçbir hacim büzülmesi yoktur. Yüksek sıcaklıkta fırın malzemeleri, radyasyon tüpleri, ısı eşanjörleri, desülfürizasyon nozulları vb.

 

Atmosferik basınç sinterleme

1974'te S. Prochazka ve GE'nin diğerleri tarafından icat edildi. Silikon karbürün atmosferik basınç sinterlenmesi, dış basınç uygulanmadan farklı şekil ve boyutların örneklerini, yani genellikle 1.01 × 105Pa basınç ve inert atmosfer koşullarının altında, uygun hale getirme yardımı ekleyerek yoğunlaştırmaktır. Silikon karbürün basınçsız sinterlenmesi iki işleme ayrılabilir: katı faz sinterleme ve sıvı faz sinterleme.

 

Katı faz silikon karbürün basınçsız sinterlenmesi yüksek bir 3 yoğunluk elde edebilir. 10-3. 15g/cm3 ve kristaller arasında cam faz yoktur. Mükemmel yüksek sıcaklık mekanik özelliklerine sahiptir ve kullanım sıcaklığı 1600 derecesine ulaşabilir. Bununla birlikte, katı faz sinterlenmiş silikon karbürün sinterleme sıcaklığı çok yüksek olduğunda, tanelerinin çok büyük olmasına ve malzemenin bükülme mukavemetini azaltmasına neden olabileceğine dikkat edilmelidir.

Sıvı fazı silikon karbürün basınçsız sinterlenmesinin ortaya çıkması, silikon karbür seramik malzemelerinin uygulama aralığını daha da genişletmiştir. Sıvı faz sinterlemesinde sıvı fazın görünümü genellikle tek bir bileşenin erimesi ve iki veya daha fazla bileşenin ötektikiyle oluşturulur. Sıvı fazı üretimi sinterleme hızını arttırmak için yüksek difüzyon hızı yolu sağlar, bu nedenle sıvı faz sinterleme, katı hal sinterlemesinden daha düşük sıcaklık avantajına sahiptir ve tane boyutu küçüktür. Kristaller arasında kalan sıvı faz, silikon karbür seramiklerinin kırılma modunu transgranüler kırıktan taneler arası kırığa değiştirir, böylece malzemenin bükülme mukavemetini ve kırılma tokluğunu iyileştirir. SIC'nin basınçsız sinterleme teknolojisi olgunlaştı. Avantajları düşük üretim maliyetidir ve ürünün şekli ve büyüklüğü üzerinde herhangi bir kısıtlama yoktur. Özellikle, katı fazlı sinterlenmiş SIC seramikleri yüksek yoğunluk, düzgün mikro yapıya ve mükemmel kapsamlı malzeme performansına sahiptir. Girişe dirençli ve korozyona dayanıklı sızdırmazlık halkaları ve endüstride yaygın olarak kullanılan kayar yataklar esas olarak basınç-sterlinli silikon karbürdür.

 

Yeniden kristalleşme sinterleme

1980'lerde Kriegesmann, kayma enjeksiyon kalıplama ile yeşil cisimler hazırladı ve 2450 derecede mükemmel performansa sahip, kısa sürede Almanya'nın FCT ve Amerika Birleşik Devletleri Norton tarafından toplu olarak üretilen yeniden kristalize edilmiş silikon karbür seramik malzemeleri hazırladı. Yeniden kristalize edilmiş SIC seramik malzemeleri, belirli bir oranda derecelendirilen ve boşluklara oluşan farklı parçacık boyutlarındaki SIC parçacıklarıdır. Boşluklardaki ince parçacıklar, kaba parçacıklar arasındaki gözeneklere eşit olarak dağıtılabilir. Daha sonra, 2100'den fazla yüksek bir sıcaklık ve belirli bir koruyucu atmosfer akışında, SiC ince parçacıklar yavaş yavaş buharlaşır ve yoğunlaşır ve ince parçacıklar tamamen kaybolana kadar kaba parçacıkların temas noktalarında çökelir. Bu buharlaşma-kondensasyon mekanizması sonucunda, parçacıkların boynunda yeni tane sınırları oluşur, bu da ince parçacıkların göç edilmesine neden olur ve büyük parçacıklar ve belirli bir gözenekliliğe sahip sinterlenmiş bir cisim arasında bir köprü yapısı oluşturur.

 

Eşsiz sinterleme mekanizması ve yeniden kristalize edilmiş SIC süreci nedeniyle, aşağıdaki özelliklere sahiptir:

1) Sinterleme işlemi sırasında tahıl sınırı veya hacim difüzyonu olmadığından ve buharlaşma yoğuşması ve yüzey difüzyonu SIC partikülleri arasındaki mesafeyi azaltmadığından, sinterleme işlemi sırasında neredeyse hiç hacim büzülmesi yoktur;

2) yeniden kristalize edilmiş SIC boşluğunun yoğunluğu sinterlemeden sonra neredeyse hiç artmaz;

3) yeniden kristalize edilmiş SIC, cam fazı ve safsızlıkları olmadan çok net ve temiz tane sınırlarına sahiptir;

4) Sinterlemeden sonra yeniden kristalize edilmiş SIC ürünü% 10 ila% 20 artık gözeneklilik içerir.

 

Sıcak izostatik presleme sinterleme

Sıcak izostatik presleme, malzeme yoğunlaştırma sinterlemesini teşvik etmek için inert yüksek basınçlı gaz (argon gibi) kullanan bir işlemdir. Silikon karbür tozu boşluğu, vakum altında bir cam veya metal kapta kapatılmıştır. Sıcak izostatik presleme işlemi sırasında, numune sinterleme sıcaklığına ısıtıldığında, kompresör birkaç MPa'lık bir başlangıç ​​gaz basıncını korur. Isıtma işlemi sırasında, gaz basıncı yavaş yavaş 200 MPa'ya yükselir ve yoğunlaştırma elde etmek için malzemenin iç gözeneklerini ortadan kaldırmak için izostatik gaz basıncı kullanılır.

 

Kıvılcım plazma sinterleme

Spark plazma sinterleme teknolojisi, dökme malzemeler hazırlamak için yeni bir toz metalurji teknolojisidir. Örneğin sinterleme işlemini daha düşük bir sıcaklıkta ve daha kısa sürede tamamlamak için yüksek enerjili elektrik kıvılcımları kullanır. Metal malzemeler, seramik malzemeler ve kompozit malzemeler hazırlamak için kullanılabilir. Sinterleme işlemi sırasında, partiküller ve yüksek sıcaklık plazması arasındaki anlık deşarj, kirleri (oksit filmi, vb. Gibi) kırabilir veya giderebilir ve toz parçacıklarının yüzeyinde adsorbe edilmiş gazları, toz parçacıklarının yüzeyini aktive edebilir ve sinterleme kalitesi ve verimliliğini artırabilir. Spark plazma sinterleme teknolojisi kullanılarak, AL2O3 ve Y2O3 sinterleme yardımcısına sahip SIC mikro -owders, yoğun silikon karbür seramikleri elde etmek için hızla sinterlenir.

 

Mikrodalga sinterleme

Geleneksel sinterleme işlemleri ile karşılaştırıldığında, mikrodalga sinterleme, sinterleme ve yoğunlaştırma elde etmek için malzemeleri bir bütün olarak sinterleme sıcaklığına ısıtmak için mikrodalga elektromanyetik alanlarda malzemelerin dielektrik kaybını kullanır. Geleneksel sinterleme yöntemleriyle karşılaştırıldığında, mikrodalga sinterlemenin düşük sinterleme sıcaklığı, hızlı ısıtma hızı, iyi malzeme yoğunluğu, vb. Gibi birçok avantajı vardır. Aynı zamanda, mikrodalga sinterleme, ince taneli malzemelerin elde edilebilir, böylece malzemelerin kütle transfer sürecini hızlandırır.

 

Flaş sinterleme

Flaş sinterleme (FS) düşük enerji tüketimi ve ultra hızlı sinterleme hızının avantajlarına sahiptir. Son yıllarda, silikon karbürün sinterleme araştırmasına da uygulanmıştır. Flaş sinterleme, bir ısıtma fırında ısıtılırken voltajın numuneye doğrudan uygulanmasını ifade eder. Belli bir eşik sıcaklığına ulaşıldığında, akımdaki ani doğrusal olmayan artış hızla joule ısısı üretir ve numune birkaç saniye içinde hızla yoğunlaştırılabilir.

 

Salınım basınç sinterlemesi

Sinterleme işlemi sırasında dinamik basıncın sokulması, partiküllerde kendi kendine kilitlenen ve toplama fenomenini kırmaya elverişlidir, gözenekler ve topuklular gibi kusurların sayısını ve boyutunu azaltır, böylece yüksek yoğunluk ve ince taneli büyüklüğüne sahip düzgün bir mikroyapı elde eder ve yüksek ve yüksek güçlü yapısal seramik malzemeleri hazırlar. Bu yeni sinterleme konseptine dayanarak, Xie Zhipeng'in Tsinghua Üniversitesi'ndeki araştırma ekibi, seramik tozların sinterleme işlemi sırasında mevcut sabit statik basıncın yerini almak için dinamik salınım basıncı getirme fikrini önerdi ve bu yeni sinterleme teknolojisi salınım basınç sinterlemesi olarak adlandırıldı.

 

Bu sinterleme teknolojisinin avantajları:

1) sinterlemeden önce tozun paketleme yoğunluğu, sürekli salınım basıncı ile üretilen partikül yeniden düzenlemesi ile önemli ölçüde geliştirilebilir;

 

2) Yeşil gövdenin yoğunlaşmasını hızlandırmak için, özellikle sinterlemenin daha sonraki aşamasında, tahılın daha sonraki aşamasında ayarlanarak, tahıl sınırındaki kalıntı pusulun elimine düştüğü ve kalıntı maddesi içindeki kalıntı pusula olan, tahılların ve plastik akışın ve plastik akışını teşvik etmek için daha elverişli olan daha büyük bir sinterleme itici gücü sağlar.

Silikon karbür seramik malzemeleri, reaksiyon sinterleme, atmosferik basınç sinterleme ve yeniden kristalleştirme sinterleme hazırlamanın üç yöntemi, endüstriyel üretimde daha yaygın olarak kullanılan ve hazırlanan silikon karbide mikro -yapı, performans ve uygulama alanları da farklıdır.

 

Reaksiyon sinterleme düşük sinterleme sıcaklığına ve düşük üretim maliyetine sahiptir. Hazırlanan ürünlerin büzülme oranı son derece küçüktür ve yoğunlaşma derecesi yüksektir. Büyük boyutlu ve karmaşık şekilli yapısal parçaların hazırlanması için uygundur. Reaksiyon sinterlenmiş silikon karbür çoğunlukla yüksek sıcaklıkta fırın aletleri, alevler, ısı eşanjörleri, optik reflektörler vb.

 

Atmosferik basınç sinterlemesinin avantajları düşük üretim maliyeti, ürünün şekli ve büyüklüğü üzerinde kısıtlama, hazırlanan ürünlerin yüksek yoğunluğu, tek tip mikroyapı ve mükemmel kapsamlı malzeme performansıdır. Bu nedenle, çeşitli mekanik pompalarda, optik reflektörlerde, yarı iletken gofret armatürlerinde vb. Mühürler, kayar yataklar ve kurşun geçirmez zırh gibi hassas yapısal parçaların hazırlanması için daha uygundur.

 

Yeniden kristalize edilmiş silikon karbür saf bir kristal faza sahiptir, safsızlıklar içermez, yüksek gözenekliliğe, mükemmel termal iletkenliğe ve termal şok direncine sahiptir ve yüksek sıcaklıkta fırın aletleri, ısı eşanjörleri veya yanma nozulları için ideal bir aday malzemedir.

 

Popüler Etiketler: yeniden kristalize edilmiş membran, Çin yeniden kristalize edilmiş membran üreticileri, tedarikçiler, fabrika