Engineering Ceramic Co., (EC © ™) Rapport :
En tant que matériau céramique structurel important, le carbure de silicium, avec son excellente résistance mécanique à haute température, sa dureté élevée, son module d'élasticité élevé, sa résistance à l'usure élevée, sa conductivité thermique élevée et ses propriétés de résistance à la corrosion, n'est pas seulement utilisé dans les fours à haute température, buses de combustion, échangeurs de chaleur, bagues d'étanchéité, paliers lisses et autres domaines industriels traditionnels, mais également comme matériaux de blindage balistique, miroirs spatiaux, plaquettes semi-conductrices dans la préparation du matériau de montage et des matériaux d'enveloppe de combustible nucléaire. Engineering Ceramic Co., (EC © ™), a tiré les techniques de frittage les plus courantes pour le marché chinois des céramiques de carbure de silicium à partir de plus de deux décennies d'expérience en production, à savoir :
◇Frittage par réaction
◇Frittage sous pression
◇Frittage recristallisé
◇Frittage à chaud sous pression
◇Frittage à chaud sous pression isostatique
◇Frittage par pression vibratoire
Frittage par réaction
Le processus de frittage réactionnel du carbure de silicium consiste à mélanger des poudres de carbone, de silicium et de silicium, obtenues par coulée en barbotine, pressage ou pressage isostatique à froid, puis à effectuer la réaction de pénétration du silicium, c'est-à-dire en chauffant le corps à plus de 1 500 °C dans un four sous vide. ou un four à gaz inerte, dans lequel le silicium solide est fondu en silicium liquide, qui pénètre dans le corps poreux par action capillaire. La réaction chimique entre le silicium liquide ou la vapeur de silicium et le β-SiC généré in situ se combine avec les particules de SiC d'origine dans la billette pour former une réaction de frittage de matériaux céramiques en carbure de silicium.
Les avantages du carbure de silicium fritté par réaction sont une faible température de frittage, un faible coût de production, un degré plus élevé de densification du matériau, en particulier, le processus de frittage par réaction ne produit presque pas de retrait volumique, particulièrement adapté à la préparation de pièces structurelles de grande taille et de forme complexe. . Les matériaux de four à haute température, les tubes à rayonnement, les échangeurs de chaleur, les buses de désulfuration, etc. sont des applications typiques des céramiques de carbure de silicium frittées par réaction.
Frittage sous pression
Le frittage sous pression atmosphérique du carbure de silicium est la densification et le frittage d'échantillons de formes et de tailles différentes sans pression extérieure, c'est-à-dire généralement à une pression de 1,01 × 105 Pa et dans une atmosphère inerte, en ajoutant des additifs de frittage appropriés à une température de 2000- 2150°C. Le processus de frittage peut être divisé en frittage en phase solide et en frittage en phase liquide. Le frittage sous pression atmosphérique du carbure de silicium peut être divisé en deux processus : le frittage en phase solide et le frittage en phase liquide.
Le frittage sous pression atmosphérique est avantageux en raison du coût de production inférieur, il n'y a aucune limitation sur la forme et la taille du produit, en particulier les céramiques SiC frittées en phase solide qui ont une densification élevée, une microstructure uniforme et d'excellentes propriétés matérielles complètes. Les applications industrielles sont largement utilisées dans les bagues d'étanchéité résistantes à l'usure et à la corrosion, les paliers lisses et les blindages pare-balles, les miroirs optiques et les fixations pour plaquettes semi-conductrices.
Frittage recristallisé
Le carbure de silicium recristallisé est fabriqué par coulée en barbotine, frittage à 2450 ℃, nous obtenons alors une excellente performance des matériaux céramiques sic recristallisés, les matériaux céramiques Re-SiC sont différents grains et poudres classés selon un certain rapport et moulés en billette, les grains fins dans le la billette peut être distribuée uniformément dans l'espace poreux entre les grains grossiers, puis à une température élevée de plus de 2 100 ℃ et un certain débit de l'atmosphère protectrice, la poudre fine de SiC s'évapore progressivement et précipite au point de contact de les gros grains jusqu'à ce que les matières fines disparaissent complètement. Puis à haute température supérieure à 2100℃ et sous un certain débit d'atmosphère protectrice, la poudre fine de SiC s'évapore progressivement et précipite au point de contact des grosses particules jusqu'à disparition complète des fines particules.
Le SiC recristallisé présente les caractéristiques suivantes.
(1) Il n’y a presque aucun retrait de volume après le processus de frittage ;
(2) La densité du corps vert en SiC recristallisé reste inchangée après le frittage ;
(3) Le SiC recristallisé a des limites de grains très claires et propres et est exempt de phases vitreuses et d'impuretés ;
(4) Les produits SiC recristallisés frittés contiennent 10 à 20 % de porosité résiduelle.
Le SiC recristallisé a une phase cristalline pure, exempte d'impuretés, et présente une porosité élevée, une excellente conductivité thermique et une résistance aux chocs thermiques, ce qui en fait un candidat idéal pour les fours à haute température, les échangeurs de chaleur et les buses de combustion.
Frittage à chaud
De la poudre de carbure de silicium est versée dans le moule et une certaine pression est maintenue pendant le processus de chauffage pour obtenir la méthode de frittage de formage et de frittage en même temps. Le frittage par presse à chaud est caractérisé par un chauffage et un pressage simultanés, et le frittage du carbure de silicium est réalisé sous le contrôle de conditions de processus pression-température-durée appropriées. Les inconvénients de la méthode de frittage par presse à chaud sont la complexité de la machine et de l'équipement, les exigences élevées du matériau du moule, les exigences strictes du processus de production, qui ne convient que pour la préparation de pièces de forme simple, et la consommation d'énergie élevée. , une faible efficacité de production et des coûts de production élevés.
Frittage à chaud sous pression isostatique
Le pressage isostatique à chaud est un processus qui utilise un gaz inerte à haute pression (par exemple l'argon) pour favoriser la densification et le frittage du matériau, où l'ébauche de poudre de carbure de silicium est scellée dans un récipient en verre ou en métal sous vide. Dans le processus isostatique à chaud, une pression initiale de gaz de plusieurs MPa est maintenue par un compresseur pendant que l'échantillon est chauffé à la température de frittage. Pendant le processus de chauffage, la pression du gaz augmente progressivement jusqu'à 200 MPa et la pression isostatique du gaz est utilisée pour éliminer les pores internes du matériau afin d'obtenir une densification.
Frittage par pression vibratoire
L'utilisation d'une pression dynamique pendant le processus de frittage peut aider à briser l'autoblocage et l'agglomération lors du processus, à réduire les pores et les agglomérats, obtenant ainsi une microstructure homogène avec des densités élevées et des grains fins, et préparant une structure de haute résistance et de haute fiabilité. matériaux céramiques. Sur la base de ce nouveau concept de frittage, proposé conjointement par Engineering Ceramic Co. (EC © ™) et une équipe de recherche de l'Université Tsinghua, Chine, une pression vibratoire dynamique a été introduite lors du frittage des poudres céramiques au lieu de la pression statique constante existante. , et cette nouvelle technologie de frittage a été baptisée frittage par pression vibratoire.
Les avantages du produit sont :
1) Augmenter considérablement la densité d’emballage de la poudre de matière première avant le frittage ;
(2) Fournir une plus grande force motrice de frittage, accélérant la densification de la billette, éliminant les minuscules pores résiduels dans l'ébauche et éliminant la porosité résiduelle à l'intérieur du matériau, avec une porosité inférieure à 0,1 %.
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