كيف تلبيد السيراميك السيليكون المتفاعل؟

كربيد السيليكون هو مركب جنبا إلى جنب مع روابط تساهمية C-Si. لديها مقاومة جيدة للارتداء ومقاومة الصدمة الحرارية ، وكذلك مقاومة التآكل القوية والتوصيل الحراري العالي. يستخدم على نطاق واسع في تصنيع الفضاء والآلات. ، الصناعات البتروكيماوية والصهر والمعادن الإلكترونيات ، وخاصة شفة السيراميك لإنتاج الأجزاء المقاومة للارتداء والأجزاء الهيكلية عالية الحرارة. رد فعل السيراميك السيليكون الملبد هي واحدة من أوائل السيراميك الهيكلي الذي يتم إنتاجه صناعياً. الخزف السيليكون الملبد بالتفاعل التقليدي مصنوع من مسحوق كربيد السيليكون وكمية صغيرة من مسحوق الكربون كمواد خام ، ويتم تلبيسها من خلال تفاعل تسلل السيليكون عالي درجة الحرارة. وقت القالب السيراميك الملبد طويل ، ودرجة الحرارة مرتفعة ، واستهلاك الطاقة كبير ، والتكلفة مرتفعة. من خلال التطبيق الواسع لتكنولوجيا كربيد السيليكون الملبد بالتفاعل ، لا يمكن للسيراميكات السيليكون الملبد بالتفاعل السيليكون تلبية المتطلبات الصناعية لتعقيد السيراميك كربيد السيليكون.
في السنوات الأخيرة ، تم استخدام بعض نانوبريد كربيد السيليكون لإعداد السيراميك كربيد السيليكون بكثافة تلبد عالية وقوة الانثناء العالية ، مما يحسن إلى حد كبير الخصائص الميكانيكية للمادة. ومع ذلك ، فإن سعر المواد الخام للسيليكون كربيد نانو بمسحوقة أكثر من 10000 يوان للطن ، وتكلفة الإنتاج مرتفعة للغاية ، وهو ما لا يفضي إلى الترويج على نطاق واسع. في هذا العمل ، تم تحضير الجسم الخضراء السيليكون الخضراء الملبد بالتفاعل بواسطة تقنية الحشو باستخدام مسحوق الكربون الخشبي من نطاق واسع كمصدر للكربون وكربيد السيليكون الميكرون. هذا لا يمكن أن يلغي فقط التوليد المسبق لمسحوق كربيد السيليكون ، ويقلل من تكلفة إعداد السيراميك كربيد السيليكون ، ولكن أيضًا إعداد منتجات رفيعة الجدران ذات الحجم الكبير والشكل المعقد ، مما يوفر مرجعًا معينًا لتحسين الأداء وتطبيق جزء السيراميك من رد فعل السيراميك سيليكون كربيد.
اختبار
1. المواد الخام
مواد الاختبار هي: D50 = 3.6 ميكرومتر كربيد السيليكون ، ث (كذا) ≥98 ٪ ؛ D50 = 0.5μm الكربون الأسود ، W (C) ≥99 ٪ ؛ D50 = 10μm الجرافيت ، W (C) ≥99 ٪ ؛ المشتتات هي polyvinylpyrrolidone K30 (قيمة k 27-33) و K90 (قيمة K 88-96) ؛ عميل تقليل الماء من حمض الكربوكسيل CE-64 ، عامل إطلاق العفن AO ، الماء منزوع الأيونات.
2. تحضير العينة

اختبار المكونات وفقًا للجدول 1 ، ضجة مع محرك كهربائي لمدة 4 ساعات ، واحصل على ملاط ​​مختلط موحد. حافظ على لزوجة الملاط ≤1000 ميجا باسكال · s ، وصب الملاط المختلط في قالب الجبس المعدل للصب ، واتركه يقف لمدة 2-3 دقائق لتجفيف قالب الجبس للحصول على فارغ. بعد وضعه في مكان بارد لمدة 48 ساعة ، تم إخراج الفراغ من قالب الجص للحصول على جسم أخضر ، تم تجفيفه في فرن تجفيف فراغ عند 80 درجة مئوية لمدة 4 إلى 6 ساعات ، ثم تم تجفيفه الفرن عند 800 درجة مئوية لمدة ساعتين للحصول على جسم أخضر. تم استخدام المسحوق المختلط من الكربون الأسود ومسحوق السيليكون ونيتريد البورون مع نسبة الكتلة من 1: 100: 2000 كمسحوق التضمين لتضمين الجسم الأخضر ، وتلبس في فرن يلبد في 1720 درجة مئوية لمدة 2 ساعة. مسحوق السيليكون كربيد السيراميك.

3. اختبار الأداء
تم استخدام مقياس اللزوجة الدورانية لقياس لزوجة الملاط في درجة حرارة الغرفة مع أوقات التحريك المختلفة (من 1 إلى 5 ساعات). قوة الانحناء للعينة ، حجم العينة 3 مم × 4 مم × 36 ملم ، والممتلة هي 30 مم ، وسرعة التحميل 0.5 مم · دقيقة -1. تم تحليل تكوين الطور والبنية المجهرية للعينات التي تم إطلاقها في 1720 ℃ بواسطة XRD و SEM.
النتائج والمناقشة
1. الخصائص الفيزيائية
1.1 تأثير وقت التحريك على لزوجة الملاط ، والكثافة الكبيرة الخضراء والمسامية الظاهرة
يوضح الشكل 1 والشكل 2 على التوالي العلاقة بين وقت التحريك للعينة 2# ولزوجة الملاط ، والعلاقة بين وقت التحريك والكثافة الكبيرة والمسامية الواضحة للجسم الأخضر.
يمكن أن نرى من الشكل 1 أنه مع زيادة وقت التحريك ، تنخفض لزوجة رقاقة السيراميك ، وتصل لزوجة الملاط إلى ما لا يقل عن 721 ميجا باسكال في 4 ساعات ، ثم تميل إلى أن تكون مسطحة. يوضح الشكل 2 أن الكثافة الكثيفة للعينة 2# هي 1.47 جم · سم -3 في الحد الأقصى ، والمسامية الظاهرة هي الأقل عند 32.4 ٪. كلما انخفض اللزوجة ، كلما كان التشتت بشكل أفضل ، وأكثر اتساقًا ، تم تفريق الملاط ، وهو ما يفضي إلى تحسين أداء سيراميك كربيد السيليكون. لذلك ، فإن لزوجة الملاط المستخدم لإعداد السيراميك الكامل للسيليكون الكامل للسيليكون منخفضة نسبيا. سيؤدي وقت التحريك غير الكافي إلى خلط غير متساوٍ من مسحوق كربيد السيليكون. إذا كان وقت التحريك طويلًا جدًا ، فسيتم تبخير المزيد من الماء وسيكون النظام غير مستقر ، وهو ما لا يفضي إلى إعداد مواد سيراميك السيليكون الكاملة للمسحوق بأداء ممتاز. في الختام ، فإن الوقت المثالي للثقل للمرل المختلط هو 4 ساعات.
1.2 تأثير الجرافيت على لزوجة الملاط ، والكثافة الكبيرة الخضراء والمسامية الظاهرة
يسرد الجدول 2 لزوجة الملاط ، وكثافة الجزء الأكبر الخضراء والمسامية الظاهرة لعينة 2# المضافة من الجرافيت وعينة 6# غير المدمرة. يمكن ملاحظة أنه بعد إضافة الجرافيت ، تتناقص لزوجة الملاط ، وتزداد كثافة الجسم الأخضر ، وتنخفض المسامية الظاهرة. نظرًا لتأثير التشحيم للجرافيت ، يتم تقليل لزوجة الملاط ، ويتم تشتت الملاط المعد بشكل موحد ، ويتم زيادة كثافة السيراميك السيليكون الكامل للسيليكون. الملاط بدون الجرافيت المضافة له لزوجة عالية وضعف التشتت والاستقرار. لذلك ، من الضروري إضافة الجرافيت لإعداد مواد السيراميك السيليكون الكاملة للسيليكون.