प्रतिक्रिया-सिंटर्ड SiC सिरॅमिक्स आणि त्यांच्या गुणधर्मांवर अभ्यास

सिलिकॉन कार्बाइड महत्वाचे का आहे?

सिलिकॉन कार्बाइड (SiC) हे सिलिकॉन आणि कार्बन अणूंमधील सहसंयोजक बंधांनी बनलेले एक संयुग आहे, जे उत्कृष्ट पोशाख प्रतिरोध, थर्मल शॉक प्रतिरोध, गंज प्रतिरोध आणि उच्च थर्मल चालकता यासाठी ओळखले जाते. हे एरोस्पेस, यांत्रिक उत्पादन, पेट्रोकेमिकल्स, मेटल स्मेल्टिंग आणि इलेक्ट्रॉनिक्स उद्योगात मोठ्या प्रमाणावर वापरले जाते, विशेषतः पोशाख-प्रतिरोधक भाग आणि उच्च-तापमान संरचनात्मक घटक बनवण्यासाठी.प्रतिक्रिया-सिंटर्ड सिलिकॉन कार्बाइड सिरॅमिक्सऔद्योगिक स्तरावरील उत्पादन साध्य करणाऱ्या पहिल्या स्ट्रक्चरल सिरॅमिक्सपैकी एक आहेत. पारंपारिकप्रतिक्रिया-सिंटर्ड सिलिकॉन कार्बाइड सिरॅमिक्सउच्च-तापमान सिलिकॉन घुसखोरी प्रतिक्रिया सिंटरिंगद्वारे सिलिकॉन कार्बाइड पावडर आणि थोड्या प्रमाणात कार्बन पावडरपासून बनविले जाते, ज्यासाठी दीर्घकाळ सिंटरिंग वेळ, उच्च तापमान, उच्च ऊर्जा वापर आणि उच्च खर्च आवश्यक असतो. प्रतिक्रिया-सिंटर्ड सिलिकॉन कार्बाइड तंत्रज्ञानाच्या वाढत्या वापरामुळे, जटिल-आकाराची औद्योगिक मागणी पूर्ण करण्यासाठी पारंपारिक पद्धती अपुरी आहेत.सिलिकॉन कार्बाइड सिरेमिक.

मध्ये अलीकडील प्रगती काय आहेतप्रतिक्रिया-सिंटर्ड सिलिकॉन कार्बाइड?

अलीकडील प्रगतीमुळे उच्च-घनता, उच्च-वाकणे-शक्तीचे उत्पादन झाले आहेसिलिकॉन कार्बाइड सिरेमिकनॅनो-आकाराच्या सिलिकॉन कार्बाइड पावडरचा वापर करून, सामग्रीचे यांत्रिक गुणधर्म लक्षणीयरीत्या सुधारतात. तथापि, नॅनो-आकाराच्या सिलिकॉन कार्बाइड पावडरची उच्च किंमत, ज्याची किंमत प्रति टन हजारो डॉलर्सपेक्षा जास्त आहे, मोठ्या प्रमाणात वापरास अडथळा आणते. या कामात, आम्ही कार्बन स्त्रोत म्हणून मोठ्या प्रमाणावर उपलब्ध लाकूड कोळशाचा वापर केला आणि मायक्रोन-आकाराच्या सिलिकॉन कार्बाइडचा एकत्रित वापर केला, तयार करण्यासाठी स्लिप कास्टिंग तंत्रज्ञानाचा वापर केला.प्रतिक्रिया-sintered सिलिकॉन कार्बाइड सिरेमिकहिरवे शरीर. हा दृष्टिकोन सिलिकॉन कार्बाइड पावडरच्या पूर्व-संश्लेषणाची गरज काढून टाकतो, उत्पादन खर्च कमी करतो आणि मोठ्या, जटिल-आकाराच्या पातळ-भिंतींच्या उत्पादनांचे फॅब्रिकेशन सक्षम करतो, जे कार्यप्रदर्शन आणि अनुप्रयोग सुधारण्यासाठी संदर्भ प्रदान करते.प्रतिक्रिया-सिंटर्ड सिलिकॉन कार्बाइड सिरॅमिक्स.

कच्चा माल काय वापरला गेला?

प्रयोगात वापरल्या जाणाऱ्या कच्च्या मालामध्ये हे समाविष्ट आहे:

3.6 μm आणि शुद्धता (w(SiC)) ≥ 98% च्या मध्यम कण आकारासह (d50) सिलिकॉन कार्बाइड

०.५ μm च्या मध्यम कण आकारासह (d50) कार्बन ब्लॅक आणि शुद्धता (w©) ≥ 99%

10 μm आणि शुद्धता (w©) ≥ 99% च्या मध्यम कण आकारासह (d50) ग्रेफाइट

डिस्पर्संट्स: पॉलीविनाइलपायरोलिडोन (पीव्हीपी) के30 (के मूल्य 27-33) आणि के90 (के मूल्य 88-96)

पाणी कमी करणारे: पॉलीकार्बोक्झिलेट सीई-64

रिलीझ एजंट: AO

डीआयोनाइज्ड पाणी

प्रयोग कसा केला गेला?

प्रयोग खालीलप्रमाणे आयोजित केला गेला:

एकसमान मिश्रित स्लरी मिळविण्यासाठी 4 तास इलेक्ट्रिक मिक्सर वापरून तक्ता 1 नुसार कच्चा माल मिक्स करणे.

स्लरीची चिकटपणा ≤ 1000 mPa·s ठेवून, मिश्रित स्लरी स्लिप कास्टिंगसाठी तयार केलेल्या जिप्सम मोल्ड्समध्ये ओतली गेली, जिप्सम मोल्ड्समधून 2-3 मिनिटे हिरवे शरीर तयार होण्यासाठी निर्जलीकरण केले गेले.

ग्रीन बॉडी 48 तासांसाठी थंड ठिकाणी ठेवल्या गेल्या, नंतर ते साच्यांमधून काढले गेले आणि व्हॅक्यूम ड्रायिंग ओव्हनमध्ये 80 डिग्री सेल्सिअस तापमानात 4-6 तासांसाठी वाळवले.

प्रीफॉर्म्स मिळविण्यासाठी 2 तासांसाठी 800 डिग्री सेल्सिअस तपमानावर मफल फर्नेसमध्ये ग्रीन बॉडीजचे डीगमिंग केले गेले.

प्रीफॉर्म्स कार्बन ब्लॅक, सिलिकॉन पावडर आणि बोरॉन नायट्राइडच्या मिश्र पावडरमध्ये 1:100:2000 च्या वस्तुमान गुणोत्तरामध्ये एम्बेड केले गेले होते आणि पूर्णपणे बारीक चूर्ण केलेले सिलिकॉन कार्बाइड सिरॅमिक्स मिळविण्यासाठी 1720 डिग्री सेल्सिअस तपमानावर भट्टीत 2 तास सिंटर केले होते. .

कामगिरी चाचणीसाठी कोणत्या पद्धती वापरल्या गेल्या?

कामगिरी चाचणी समाविष्ट आहे:

खोलीच्या तपमानावर रोटरी व्हिस्कोमीटर वापरून वेगवेगळ्या मिश्रणाच्या वेळी (1-5 तास) स्लरीची चिकटपणा मोजणे.

राष्ट्रीय मानक GB/T 25995-2010 नुसार प्रीफॉर्म्सची घनता मोजणे.

GB/T 6569-2006 नुसार 1720°C वर sintered नमुन्यांची झुकण्याची ताकद मोजणे, नमुना परिमाण 3 mm × 4 mm × 36 mm, 30 mm चा स्पॅन आणि लोडिंग गती 0.5 mm·min^-1 .

XRD आणि SEM वापरून 1720 डिग्री सेल्सिअस तापमानात सिंटर्ड नमुन्यांची फेज रचना आणि मायक्रोस्ट्रक्चरचे विश्लेषण करणे.

मिक्सिंग वेळेचा स्लरी व्हिस्कोसिटी, प्रीफॉर्म व्हॉल्यूम डेन्सिटी आणि स्पष्ट सच्छिद्रता यावर कसा परिणाम होतो?

आकृती 1 आणि 2 अनुक्रमे मिक्सिंग वेळ आणि नमुना 2# साठी स्लरी व्हिस्कोसिटी, आणि मिक्सिंग वेळ आणि प्रीफॉर्म व्हॉल्यूम घनता आणि उघड सच्छिद्रता यांच्यातील संबंध दर्शविते.

आकृती 1 दर्शविते की मिक्सिंगचा वेळ जसजसा वाढत जातो तसतसे स्निग्धता कमी होते, 4 तासांनी किमान 721 mPa·s पर्यंत पोहोचते आणि नंतर स्थिर होते.

आकृती 2 दर्शविते की नमुना 2# मध्ये जास्तीत जास्त घनता 1.47 g·cm^-3 आणि किमान उघड सच्छिद्रता 32.4% आहे. कमी स्निग्धतामुळे चांगले फैलाव होतो, ज्यामुळे अधिक एकसमान स्लरी होते आणि सुधारित होतेसिलिकॉन कार्बाइड सिरेमिककामगिरी अपुरा मिक्सिंग वेळेमुळे सिलिकॉन कार्बाइड बारीक पावडरचे असमान मिश्रण होते, तर जास्त मिसळण्याच्या वेळेमुळे अधिक पाण्याचे बाष्पीभवन होते, ज्यामुळे सिस्टम अस्थिर होते. सिलिकॉन कार्बाइड सिरेमिक पूर्णपणे बारीक पावडर तयार करण्यासाठी इष्टतम मिक्सिंग वेळ 4 तास आहे.

तक्ता 2 मध्ये स्लरी व्हिस्कोसिटी, प्रीफॉर्म व्हॉल्यूम डेन्सिटी आणि सॅम्पल 2# ची स्पष्ट सच्छिद्रता जोडलेली ग्रेफाइट आणि ग्रेफाइटशिवाय नमुना 6# सूचीबद्ध केली आहे. ग्रेफाइटची जोडणी स्लरीची चिकटपणा कमी करते, प्रीफॉर्म व्हॉल्यूमची घनता वाढवते आणि ग्रेफाइटच्या स्नेहन प्रभावामुळे स्पष्ट सच्छिद्रता कमी करते, परिणामी संपूर्ण बारीक चूर्णाची अधिक चांगली पसरते आणि घनता वाढते.सिलिकॉन कार्बाइड सिरेमिक. ग्रेफाइटशिवाय, स्लरीमध्ये जास्त स्निग्धता, खराब फैलाव आणि स्थिरता असते, ज्यामुळे ग्रेफाइट जोडणे आवश्यक होते.

आकृती 3 वेगवेगळ्या कार्बन ब्लॅक सामग्रीसह प्रीफॉर्म व्हॉल्यूम घनता आणि नमुन्यांची स्पष्ट सच्छिद्रता प्रदर्शित करते. नमुना 2# मध्ये सर्वाधिक घनता 1.47 g·cm^-3 आणि सर्वात कमी उघड सच्छिद्रता 32.4% आहे. तथापि, खूप कमी सच्छिद्रता सिलिकॉन घुसखोरीमध्ये अडथळा आणते.

आकृती 4 नमुना 2# प्रीफॉर्म्सचा XRD स्पेक्ट्रा आणि 1720°C वर सिंटर्ड नमुन्या दर्शविते. प्रीफॉर्म्समध्ये ग्रेफाइट आणि β-SiC असतात, तर सिंटर केलेल्या नमुन्यांमध्ये Si, β-SiC आणि α-SiC असतात, जे उच्च तापमानात काही β-SiC α-SiC मध्ये बदललेले दर्शवतात. सिंटर केलेले नमुने देखील उच्च-तापमानातील सिलिकॉन घुसखोरीमुळे वाढलेले Si आणि C सामग्री कमी दर्शवतात, जेथे Si C शी प्रतिक्रिया देऊन SiC तयार करते, छिद्र भरते.

आकृती 5 वेगवेगळ्या नमुना प्रीफॉर्म्सचे फ्रॅक्चर मॉर्फोलॉजी दर्शवते. प्रतिमा बारीक सिलिकॉन कार्बाइड, ग्रेफाइट आणि छिद्र प्रकट करतात. नमुने 1#, 4# आणि 5# मध्ये मोठे फ्लेक फेज असतात आणि असमान मिश्रणामुळे जास्त असमान वितरीत छिद्र असतात, परिणामी कमी प्रीफॉर्म घनता आणि उच्च सच्छिद्रता असते. 5.94% (w) कार्बन ब्लॅक सह नमुना 2# इष्टतम मायक्रोस्ट्रक्चर दाखवतो.

आकृती 6 1720°C वर सिंटरिंग केल्यानंतर नमुना 2# चे फ्रॅक्चर मॉर्फोलॉजी दाखवते, कमीत कमी सच्छिद्रतेसह घट्ट आणि एकसमान वितरित सिलिकॉन कार्बाइड कण प्रदर्शित करते. सिलिकॉन कार्बाइड कणांची वाढ उच्च-तापमानाच्या प्रभावामुळे होते. रिॲक्शन सिंटरिंगच्या मूळ SiC स्केलेटन कणांमध्ये लहान नवीन-निर्मित SiC कण देखील दिसतात, काही अवशिष्ट Si मूळ छिद्रे भरतात, ताण एकाग्रता कमी करतात परंतु कमी वितळण्याच्या बिंदूमुळे उच्च-तापमान कार्यक्षमतेवर संभाव्य परिणाम करतात. सिंटर केलेल्या उत्पादनाची घनता 3.02 g·cm^-3 आहे आणि झुकण्याची ताकद 580 MPa आहे, सामान्यपेक्षा दुप्पटप्रतिक्रिया-सिंटर्ड सिलिकॉन कार्बाइड.

निष्कर्ष

पूर्णपणे बारीक चूर्ण तयार करण्यासाठी वापरल्या जाणाऱ्या स्लरीसाठी इष्टतम मिक्सिंग वेळसिलिकॉन कार्बाइड सिरेमिक4 तास आहे. ग्रेफाइट जोडल्याने स्लरी स्निग्धता कमी होते, प्रीफॉर्म व्हॉल्यूमची घनता वाढते आणि उघड सच्छिद्रता कमी होते, पूर्ण बारीक चूर्णाची घनता वाढतेसिलिकॉन कार्बाइड सिरेमिक.

सिलिकॉन कार्बाइड सिरेमिक पूर्णपणे बारीक पावडर तयार करण्यासाठी इष्टतम कार्बन ब्लॅक सामग्री 5.94% (w) आहे.

सिंटर केलेले सिलिकॉन कार्बाइडचे कण घट्ट आणि समान रीतीने कमीतकमी सच्छिद्रतेसह वितरित केले जातात, वाढीचा कल दर्शवितात. सिंटर्ड उत्पादनाची घनता 3.02 g·cm^-3 आहे, आणि वाकण्याची ताकद 580 MPa आहे, पूर्णपणे बारीक पावडरची यांत्रिक ताकद आणि घनता लक्षणीयरीत्या सुधारते.सिलिकॉन कार्बाइड सिरेमिक.**

सेमिकोरेक्समध्ये आम्ही विशेष आहोतSiC सिरॅमिक्सआणि सेमीकंडक्टर मॅन्युफॅक्चरिंगमध्ये लागू केलेले इतर सिरॅमिक मटेरियल, तुमच्याकडे काही चौकशी असल्यास किंवा अतिरिक्त तपशीलांची आवश्यकता असल्यास, कृपया आमच्याशी संपर्क साधण्यास अजिबात संकोच करू नका.

संपर्क फोन: +86-13567891907

ईमेल: sales@semicorex.com