Reaction-Sintered SiC सिरामिक्स र तिनीहरूको गुणहरूमा अध्ययन

सिलिकन कार्बाइड किन महत्त्वपूर्ण छ?

सिलिकन कार्बाइड (SiC) सिलिकन र कार्बन परमाणुहरू बीचको सहसंयोजक बन्धनद्वारा बनेको यौगिक हो, जुन यसको उत्कृष्ट पहिरन प्रतिरोध, थर्मल झटका प्रतिरोध, जंग प्रतिरोध, र उच्च थर्मल चालकताका लागि परिचित छ। यो व्यापक रूपमा एयरोस्पेस, मेकानिकल निर्माण, पेट्रो रसायन, धातु smelting, र इलेक्ट्रोनिक्स उद्योग मा प्रयोग गरिन्छ, विशेष गरी पहिरन प्रतिरोधी भागहरु र उच्च-तापमान संरचनात्मक घटक बनाउन को लागी।प्रतिक्रिया-sintered सिलिकन कार्बाइड सिरेमिकऔद्योगिक स्तरको उत्पादन हासिल गर्ने पहिलो संरचनात्मक सिरेमिकहरू मध्ये एक हो। परम्परागतप्रतिक्रिया-sintered सिलिकन कार्बाइड सिरेमिकसिलिकन कार्बाइड पाउडर र उच्च-तापमान सिलिकन घुसपैठ प्रतिक्रिया sintering मार्फत कार्बन पाउडर को एक सानो मात्राबाट बनाइन्छ, जसको लागि लामो समय, उच्च तापमान, उच्च ऊर्जा खपत, र उच्च लागत आवश्यक छ। प्रतिक्रिया-सिन्टेर्ड सिलिकन कार्बाइड टेक्नोलोजीको बढ्दो अनुप्रयोगको साथ, परम्परागत विधिहरू जटिल आकारको औद्योगिक माग पूरा गर्न अपर्याप्त छन्।सिलिकन कार्बाइड सिरेमिक.

हालका प्रगतिहरू के छन्प्रतिक्रिया-सिंटर्ड सिलिकन कार्बाइड?

हालको प्रगतिहरूले उच्च-घनत्व, उच्च झुकाउने-शक्तिको उत्पादनमा नेतृत्व गरेको छसिलिकन कार्बाइड सिरेमिकन्यानो आकारको सिलिकन कार्बाइड पाउडर प्रयोग गर्दै, सामग्रीको मेकानिकल गुणहरूलाई उल्लेखनीय रूपमा सुधार गर्दै। यद्यपि, नानो आकारको सिलिकन कार्बाइड पाउडरको उच्च लागत, प्रति टन हजारौं डलर भन्दा बढीको मूल्यले ठूलो मात्रामा प्रयोगमा बाधा पुर्‍याउँछ। यस कार्यमा, हामीले कार्बन स्रोतको रूपमा व्यापक रूपमा उपलब्ध काठको कोइला र समग्र रूपमा माइक्रोन आकारको सिलिकन कार्बाइड प्रयोग गर्यौं, तयारी गर्न स्लिप कास्टिङ प्रविधि प्रयोग गर्‍यौं।प्रतिक्रिया-sintered सिलिकन कार्बाइड सिरेमिकहरियो शरीरहरु। यस दृष्टिकोणले सिलिकन कार्बाइड पाउडरको पूर्व-संश्लेषणको आवश्यकतालाई हटाउँछ, उत्पादन लागत घटाउँछ, र ठूला, जटिल आकारको पातलो पर्खालका उत्पादनहरूको निर्माणलाई सक्षम बनाउँछ, प्रदर्शन सुधार गर्न र प्रयोग गर्नको लागि सन्दर्भ प्रदान गर्दछ।प्रतिक्रिया-sintered सिलिकन कार्बाइड सिरेमिक.

कच्चा माल के प्रयोग गरियो?

प्रयोगमा प्रयोग हुने कच्चा पदार्थहरू समावेश छन्:

3.6 μm को मध्य कण आकार (d50) र शुद्धता (w(SiC)) ≥ 98% संग सिलिकन कार्बाइड

०.५ μm को मध्य कण आकार (d50) र शुद्धता (w©) ≥ 99% भएको कार्बन ब्ल्याक

10 μm को मध्य कण आकार (d50) र शुद्धता (w©) ≥ 99% भएको ग्रेफाइट

Dispersants: Polyvinylpyrrolidone (PVP) K30 (K मान 27-33) र K90 (K मान 88-96)

पानी घटाउने: Polycarboxylate CE-64

रिलीज एजेन्ट: AO

डियोनाइज्ड पानी

प्रयोग कसरी गरिएको थियो?

प्रयोग निम्नानुसार सञ्चालन गरिएको थियो:

एक समान मिश्रित स्लरी प्राप्त गर्न 4 घण्टाको लागि इलेक्ट्रिक मिक्सर प्रयोग गरेर तालिका 1 अनुसार कच्चा माल मिलाउनुहोस्।

स्लरी चिपचिपापन ≤ 1000 mPa·s राख्दै, मिश्रित स्लरीलाई स्लिप कास्टिङको लागि तयार जिप्सम मोल्डहरूमा खन्याइयो, 2-3 मिनेटको लागि हरियो शरीर बनाउनको लागि जिप्सम मोल्डहरूबाट निर्जलीकरण गर्न अनुमति दिइयो।

हरियो शरीरहरूलाई 48 घण्टाको लागि चिसो स्थानमा राखिएको थियो, त्यसपछि मोल्डबाट हटाइयो, र 80 डिग्री सेल्सियसमा 4-6 घण्टाको लागि भ्याकुम ड्राइङ ओभनमा सुकाइयो।

प्रिफर्महरू प्राप्त गर्न 2 घण्टाको लागि 800 डिग्री सेल्सियसमा मफल फर्नेसमा हरियो शरीरहरूको डिगमिङ गरिएको थियो।

प्रिफर्महरू कार्बन ब्ल्याक, सिलिकन पाउडर, र बोरोन नाइट्राइडको द्रव्यमान अनुपातमा १:१००:२००० को मिश्रित पाउडरमा इम्बेड गरिएको थियो, र पूर्ण रूपमा राम्रो-धुलो सिलिकन कार्बाइड सिरेमिकहरू प्राप्त गर्नको लागि 1720 डिग्री सेल्सियसमा भट्टीमा सिन्टेर गरिएको थियो। ।

प्रदर्शन परीक्षणको लागि कुन विधिहरू प्रयोग गरियो?

प्रदर्शन परीक्षण समावेश:

कोठाको तापक्रममा रोटरी भिस्कोमिटर प्रयोग गरी विभिन्न मिश्रण समय (१-५ घण्टा) मा स्लरीको चिपचिपापन मापन गर्दै।

राष्ट्रिय मानक GB/T 25995-2010 पछ्याउने प्रिफर्महरूको भोल्युम घनत्व मापन गर्दै।

GB/T 6569-2006 अनुसार 1720°C मा sintered नमूनाहरूको झुकाउने शक्ति मापन गर्दै, नमूना आयामहरू 3 mm × 4 mm × 36 mm, 30 mm को स्प्यान, र 0.5 mm·min^-1 को लोडिङ गति ।

XRD र SEM प्रयोग गरेर 1720 ° C मा sintered नमूनाहरूको चरण संरचना र microstructure विश्लेषण।

मिक्सिङ टाइमले स्लरी भिस्कोसिटी, प्रिफर्म भोल्युम डेन्सिटी र स्पष्ट पोरोसिटीलाई कसरी असर गर्छ?

आंकडा 1 र 2 क्रमशः नमूना 2# को लागि मिश्रण समय र स्लरी चिपचिपापन बीचको सम्बन्ध, र मिश्रण समय र प्रिफर्म भोल्युम घनत्व र स्पष्ट पोरोसिटी बीचको सम्बन्ध देखाउँदछ।

चित्र १ ले सङ्केत गर्छ कि मिश्रण गर्ने समय बढ्दै जाँदा, चिपचिपाहट घट्दै जान्छ, ४ घण्टामा न्यूनतम ७२१ mpa·s पुग्छ र त्यसपछि स्थिर हुन्छ।

चित्र २ ले देखाउँछ कि नमूना २# को अधिकतम मात्रा घनत्व १.४७ g·cm^-3 र न्यूनतम स्पष्ट पोरोसिटी ३२.४% छ। कम चिपचिपापनले राम्रो फैलावटमा परिणाम दिन्छ, जसले थप समान स्लरी र सुधार गर्दछसिलिकन कार्बाइड सिरेमिकप्रदर्शन। अपर्याप्त मिक्सिंग समयले सिलिकन कार्बाइड फाइन पाउडरको असमान मिश्रणलाई निम्त्याउँछ, जबकि अत्यधिक मिश्रण समयले अधिक पानी वाष्पीकरण गर्छ, प्रणालीलाई अस्थिर बनाउँछ। सिलिकन कार्बाइड सिरेमिकहरू पूर्ण रूपमा राम्रोसँग तयार गर्नको लागि इष्टतम मिश्रण समय 4 घण्टा हो।

तालिका २ मा थपिएको ग्रेफाइट र नमूना 6# बिना थपिएको ग्रेफाइट सहितको स्लरी चिपचिपापन, प्रीफर्म भोल्युम घनत्व, र नमूना 2# को स्पष्ट पोरोसिटी सूचीबद्ध गरिएको छ। ग्रेफाइट थप्दा स्लरी चिपचिपाहट कम हुन्छ, प्रीफर्म भोल्युमको घनत्व बढ्छ, र ग्रेफाइटको स्नेहन प्रभावको कारणले स्पष्ट पोरोसिटी घटाउँछ, परिणामस्वरूप राम्रो फैलावट र पूर्ण रूपमा फाइन-पाउडरको घनत्व बढ्छ।सिलिकन कार्बाइड सिरेमिक। ग्रेफाइट बिना, स्लरीमा उच्च चिपचिपापन, खराब फैलावट, र स्थिरता हुन्छ, जसले ग्रेफाइट थप्न आवश्यक हुन्छ।

चित्र 3 ले विभिन्न कार्बन ब्ल्याक सामग्रीहरूसँग नमूनाहरूको प्रिफर्म भोल्युम घनत्व र स्पष्ट पोरोसिटी देखाउँछ। नमूना 2# मा उच्चतम मात्रा घनत्व 1.47 g·cm^-3 र सबैभन्दा कम स्पष्ट porosity 32.4% छ। यद्यपि, धेरै कम पोरोसिटी सिलिकन घुसपैठमा बाधा पुर्‍याउँछ।

चित्र 4 ले 1720 डिग्री सेल्सियसमा नमूना 2# प्रीफर्म र सिन्टर्ड नमूनाहरूको XRD स्पेक्ट्रा देखाउँछ। प्रीफर्महरूमा ग्रेफाइट र β-SiC हुन्छ, जबकि sintered नमूनाहरूमा Si, β-SiC, र α-SiC हुन्छ, जसले केही β-SiC उच्च तापक्रममा α-SiC मा रूपान्तरण भएको संकेत गर्दछ। सिन्टेड नमूनाहरूले उच्च-तापमान सिलिकन घुसपैठको कारणले बढेको Si र घटेको C सामग्री पनि देखाउँदछ, जहाँ Siले C सँग प्रतिक्रिया गरेर SiC बनाउँछ, छिद्रहरू भर्छ।

चित्र 5 ले विभिन्न नमूना प्रिफर्महरूको फ्र्याक्चर मोर्फोलजी देखाउँछ। छविहरूले राम्रो सिलिकन कार्बाइड, ग्रेफाइट, र छिद्रहरू प्रकट गर्दछ। नमूनाहरू 1#, 4#, र 5# मा ठूला फ्लेक चरणहरू छन् र असमान मिश्रणको कारणले अधिक असमान रूपमा वितरित छिद्रहरू छन्, परिणामस्वरूप कम प्रिफर्म घनत्व र उच्च पोरोसिटी। नमूना 2# 5.94% (w) कार्बन ब्ल्याकले इष्टतम माइक्रोस्ट्रक्चर देखाउँछ।

चित्र 6 ले 1720 ° C मा सिंटर गरेपछि नमूना 2# को फ्र्याक्चर मोर्फोलजी देखाउँदछ, न्यूनतम पोरोसिटीको साथ कडा र समान रूपमा वितरित सिलिकन कार्बाइड कणहरू प्रदर्शन गर्दै। सिलिकन कार्बाइड कणहरूको वृद्धि उच्च-तापमान प्रभावहरूको कारण हो। साना नव-गठित SiC कणहरू प्रतिक्रिया sintering बाट मूल SiC कंकाल कणहरू बीच पनि देख्न सकिन्छ, केही अवशिष्ट Si ले मूल छिद्रहरू भरेर, तनाव एकाग्रता कम गर्दछ तर यसको कम पिघलने बिन्दुको कारणले सम्भावित रूपमा उच्च-तापमान प्रदर्शनलाई असर गर्छ। सिंटर गरिएको उत्पादनको भोल्युम घनत्व 3.02 g·cm^-3 र 580 MPa को झुकाउने बल हुन्छ, सामान्य भन्दा दोब्बर शक्ति।प्रतिक्रिया-sintered सिलिकन कार्बाइड.

निष्कर्ष

स्लरीको लागि इष्टतम मिश्रण समय पूर्ण रूपमा राम्रो-धुलो तयार गर्न प्रयोग गरिन्छसिलिकन कार्बाइड सिरेमिक4 घण्टा छ। ग्रेफाइट थप्दा स्लरी चिपचिपाहट कम हुन्छ, प्रिफर्म भोल्युमको घनत्व बढ्छ, र स्पष्ट पोरोसिटी घटाउँछ, पूर्ण रूपमा फाइन-पाउडरको घनत्व बढाउँछ।सिलिकन कार्बाइड सिरेमिक.

पूर्णतया फाइन-पाउडर सिलिकन कार्बाइड सिरेमिक तयार गर्नको लागि इष्टतम कार्बन ब्ल्याक सामग्री 5.94% (w) हो।

sintered सिलिकन कार्बाइड कणहरू कडा र समान रूपमा न्यूनतम porosity संग वितरित छन्, वृद्धि प्रवृत्ति देखाउँदै। sintered उत्पादन घनत्व 3.02 g·cm^-3 छ, र झुकाउने शक्ति 580 MPa छ, उल्लेखनीय रूपमा पूर्णतया फाइन-पाउडरको मेकानिकल बल र घनत्व सुधार गर्दछ।सिलिकन कार्बाइड सिरेमिक.**

हामी Semicorex मा विशेषज्ञ छौंSiC सिरेमिकर सेमीकन्डक्टर निर्माणमा लागू गरिएका अन्य सिरेमिक सामग्रीहरू, यदि तपाइँसँग कुनै सोधपुछ छ वा थप विवरणहरू चाहिन्छ भने, कृपया हामीलाई सम्पर्क गर्न नहिचकिचाउनुहोस्।

सम्पर्क फोन: +86-13567891907

इमेल: sales@semicorex.com