غشاء إعادة بلورة

يتم استخدام كربيد السيليكون الملبد والكربيد السيليكون المعاد بلورة ، كممثلين عن مواد سيراميك عالية الأداء ، على نطاق واسع في العديد من المجالات الصناعية. ومع ذلك ، فإن الاثنين لديهما مزاياهما الخاصة في عملية التحضير ، والبنية المجهرية ، وخصائص الأداء. يتكون كربيد السيليكون الملبد عن طريق مسحوق الملبد تحت درجة حرارة عالية وضغط عالي. إنه يحتوي على نسيج كثيف وصلب ويوجد في شكل بلورات مرحلة. لها صلابة عالية للغاية وهي خيار مثالي للفرامل والمحامل والمكونات الأخرى في حقول السيارات والفضاء. من ناحية أخرى ، يستخدم كربيد السيليكون المعاد بلورته تقنية نمو البذور. إنه في البداية في الطور ويمكن تحويله إلى مرحلة عالية الأداء بعد العلاج. لديها قوة عالية درجة الحرارة عالية ، صلابة ومقاومة ارتداء. يتم استخدامه على نطاق واسع في الأختام ، وقضبان التوجيه ، وما إلى ذلك في حقول البتروكيماويات ، وتصنيع الآلات ، وما إلى ذلك ، باختصار ، ينعكس الفرق بين كربيد السيليكون الملبد وكربيد السيليكون المعاد بلورة بشكل أساسي في طريقة التحضير وخصائص البنية الدقيقة الناتجة. عند الاختيار ، من الضروري وزنه وفقًا لاحتياجات سيناريو التطبيق المحدد.

 

 

 

كمواد سيراميك هيكلية مهمة ، لا يتم استخدام كربيد السيليكون فقط في الحقول الصناعية التقليدية مثل أدوات الفرن ذات درجة الحرارة العالية ، وفوهات الاحتراق ، والمبادلات الحرارية ، وخواتم الختم ، ومحامل الانزلاق ، ولكن أيضًا مواد مواد عالية الصعوبة ، ومواد مميزة عالية ، ومواد عالية ، ومواد عالية ، ومواد عالية ، ومواد عالية ، ومواد عالية ، ومواد عالية ، ومواد متميزة متميزة ، ومواد متميزة متميزة ، ومواد متميزة من الموصلات الممتازة. المعامل ، ومقاومة ارتداء عالية ، والتوصيل الحراري العالي ، ومقاومة التآكل.

 

تعتبر عملية تلبد السيراميك السيليكون كاربايد مهمة للغاية. بعد البحث والاستكشاف من قبل العديد من الباحثين ، تم تطوير العديد من تقنيات التلبيد ، بما في ذلك تلبيد التفاعل ، وتلبيخ الضغط في الغلاف الجوي ، والتلبيس إعادة التبلور ، والتلبيخ الحار بالضغط ، والضغط المتساقط الساخن ، وتكنولوجيات التلبيد الجديدة في العقدين الماضيين ، مثل تلبد البلازما الضاربة ، وتنفيذ نيران الولادة ، وتذبذب التلبد.

 

الضغط الساخن التلبد

ابتكر Alliegro وآخرون من شركة Norton في الولايات المتحدة طريقة تلبيد ساخنة لإعداد سيراميك كربيد السيليكون. يتم ملء مسحوق كربيد السيليكون في القالب ، ويتم الحفاظ على ضغط معين أثناء عملية التسخين ، وأخيراً يتم تحقيق طريقة تلبيد في وقت واحد في وقت واحد. تتمثل خصائص التلبد في الضغط الساخن على أن التدفئة والضغط يتم تنفيذها في وقت واحد ، ويتم تحقيق صب التلبد من كربيد السيليكون تحت سيطرة ظروف عملية وقت درجة حرارة الضغط المناسبة. تتمثل عيوب التلبد في الضغط الساخن على أن الآلات والمعدات معقدة ، ومتطلبات مواد العفن عالية ، ومتطلبات عملية الإنتاج صارمة ، وهي مناسبة فقط لإعداد الأجزاء بأشكال بسيطة ، واستهلاك الطاقة كبير ، وكفاءة الإنتاج منخفضة ، وتكاليف الإنتاج مرتفعة.

 

 

رد فعل تلبيد

تم اقتراح رد فعل رد فعل كربيد السيليكون لأول مرة من قبل P. Popper في الخمسينيات. تتمثل هذه العملية في خلط مصدر الكربون ومسحوق كربيد السيليكون ، وإعداد الفراغ عن طريق قولبة حقن الانزلاق ، والضغط الجاف أو القولبة المتساقطة الباردة ، ثم إجراء تفاعل السيليكون ، أي ، تسخين الفراغ إلى أعلى من 1500 درجة تحت الغلاف الجوي أو الخامل ، وتذوب السيليكون الصلبة في السيليكون السائل ، الذي يخترق الفراغ المحمول. يتفاعل السيليكون السائل أو بخار السيليكون كيميائيًا مع C في الجسم الأخضر ، ويجمع SIC المولد في الموقع مع جزيئات SIC الأصلية في الجسم الأخضر لتشكيل مواد سيراميك السيليكون المغطاة بالتفاعل. مخطط تدفق العملية كما يلي:

إن مزايا كربيد السيليكون ذات التفاعل المترابطة هي درجة حرارة تلبد منخفضة ، وتكلفة إنتاج منخفضة ، وتكثيف المواد العالية. على وجه الخصوص ، لا يوجد انكماش تقريبًا في الحجم أثناء عملية تلبيد التفاعل ، وهو مناسب بشكل خاص لإعداد الأجزاء الهيكلية ذات الحجم الكبير والمعقد. المواد الفرن عالية الحرارة ، وأنابيب الإشعاع ، والمبادلات الحرارية ، وفوهات إزالة الكبريت ، وما إلى ذلك ، كلها تطبيقات نموذجية لسيراميك كربيد السيليكون المغطى بالرد.

 

تلبيس الضغط الجوي

اخترعه S. Prochazka وغيرهم من GE في الولايات المتحدة في عام 1974. إن الضغط الجوي لتصلب كربيد السيليكون هو تكثيف عينات من الأشكال والأحجام المختلفة في 2000-2150 دون تطبيق ضغط خارجي ، أي عادةً تحت 1.01 × 105pa الضغط وشروط الغلاف الجوي المناسبة. يمكن تقسيم التلبد من كربيد السيليكون إلى عمليتين: تلبيس الطور الصلب والتلبيخ الطور السائل.

 

يمكن أن يحقق تلبيد المرحلة الصلبة للسيليكون كربيد السيليكون كثافة عالية من 3. 10-3. 15g/cm3 ، ولا توجد مرحلة زجاجية بين البلورات. لديها خصائص ميكانيكية عالية درجة الحرارة عالية ويمكن أن تصل درجة حرارة استخدامها إلى 1600 درجة. ومع ذلك ، تجدر الإشارة إلى أنه عندما تكون درجة حرارة تلبد كربيد السيليكون الملبد بالمرحلة الصلبة مرتفعة للغاية ، فقد تتسبب في أن تكون حبوبها كبيرة جدًا وتقلل من قوة الانحناء للمادة.

إن ظهور تلبد مرحلة سائلة من كربيد السيليكون قد وسع نطاق تطبيق مواد السيراميك السيليكون. عادةً ما يتشكل ظهور الطور السائل في تلبيس الطور السائل عن طريق ذوبان مكون واحد والانصهار من مكونين أو أكثر. يوفر توليد الطور السائل مسارًا عالقًا للانتشار لزيادة سرعة التلبيد ، لذلك فإن تلبيس الطور السائل له ميزة انخفاض درجة الحرارة من تلبيس الحالة الصلبة ، وحجم الحبوب صغير. تغير المرحلة السائلة المتبقية بين البلورات وضع الكسر للسيراميك كربيد السيليكون من الكسر عبر الحبيبات إلى الكسر بين الحبيبات ، وبالتالي تحسين قوة الانحناء والتكسير في المادة. أصبحت تقنية SIC المذهلة من SIC ناضجة. مزاياها هي انخفاض تكلفة الإنتاج ولا توجد قيود على شكل وحجم المنتج. على وجه الخصوص ، فإن السيراميك SIC الملبد بالمرحلة الصلبة لها كثافة عالية ، وبنية مجهرية موحدة ، وأداء مواد شامل ممتاز. إن حلقات الختم المقاومة للارتداء والمقاومة للتآكل والمحامل المنزلق المستخدمة على نطاق واسع في الصناعة هي كربيد السيليكون الملطخ بالضغط.

 

إعادة بلورة تلبيد

في الثمانينيات من القرن الماضي ، أعد Kriegesmann أجسامًا خضراء عن طريق قولبة حقن الانزلاق وأعدت مواد السيراميك السيليكون المعاد بلورة مع الأداء الممتاز عند 2450 درجة ، والتي سرعان ما تنتجها FCT من ألمانيا ونورتون في الولايات المتحدة. مواد السيراميك SIC المعاد بلورة هي جزيئات SIC ذات أحجام الجسيمات المختلفة التي يتم تصنيفها بنسبة معينة وتشكلت في الفراغات. يمكن توزيع الجزيئات الدقيقة في الفراغات بالتساوي في المسام بين الجسيمات الخشنة. ثم ، عند درجة حرارة عالية تزيد عن 2100 درجة وتدفق معين من الغلاف الجوي الوقائي ، تتبخر الجزيئات الدقيقة SIC تدريجياً وتكثيفها وتتردد عند نقاط التلامس للجزيئات الخشنة حتى تختفي الجسيمات الدقيقة تمامًا. نتيجة لآلية تكثيف التبخر هذه ، تتشكل حدود الحبوب الجديدة في عنق الجزيئات ، مما يتسبب في هجرة جزيئات دقيقة ، وتشكل بنية جسر بين الجزيئات الكبيرة والجسم الملبد بمسامية معينة.

 

نظرًا لآلية التلبد الفريدة وعملية SIC التي تم بلور البلورة ، لها الخصائص التالية:

1) نظرًا لعدم وجود حدود حبوب أو انتشار في الحجم أثناء عملية التلبد ، ولا تقلل تكثيف التبخر وانتشار السطح من المسافة بين جزيئات SIC ، لا يوجد تقلص تقريبًا أثناء عملية التلبيد ؛

2) كثافة الكلى المعاد بلورة فارغة بالكاد تزداد بعد التلبد.

3) يعاد بلورة SIC حدود واضحة ونظيفة للغاية ، دون مرحلة الزجاج والشوائب ؛

4) يحتوي منتج SIC المعاد بلورة بعد التلبيس على مسامية متبقية من 10 ٪ إلى 20 ٪.

 

التلبد المضغوط المتساقط الساخن

الضغط المتساوي الساخن هو عملية تستخدم غازًا عالي الضغط الخامل (مثل الأرجون) لتعزيز تلبيس تكثيف المواد. يتم إغلاق مسحوق كربيد السيليكون في حاوية زجاجية أو معدنية تحت الفراغ. أثناء عملية الضغط المتساقطة الساخنة ، عندما يتم تسخين العينة إلى درجة حرارة التلبيد ، يحافظ الضاغط على ضغط غاز أولي لعدة ميغافس ميول ميولنكال. أثناء عملية التدفئة ، يزداد ضغط الغاز تدريجياً إلى ما يصل إلى 200 ميجا باسكال ، ويتم استخدام ضغط الغاز المتساوي للتخلص من المسام الداخلية للمادة لتحقيق التكثيف.

 

شرارة البلازما تلبيد

Spark Plasma Sintering Technology هي تقنية جديدة للمعادن للمسحوق لإعداد المواد السائبة. يستخدم الشرر الكهربائي عالي الطاقة لإكمال عملية التلبيد للعينة في درجة حرارة أقل وفي وقت أقصر. يمكن استخدامه لإعداد المواد المعدنية والمواد الخزفية والمواد المركبة. أثناء عملية التلبد ، يمكن للتفريغ الفوري بين الجزيئات والبلازما ذات درجة الحرارة العالية كسر أو إزالة الشوائب (مثل فيلم الأكسيد ، وما إلى ذلك) والغازات الممتصة على سطح جزيئات المسحوق ، وتنشيط سطح جزيئات المسحوق ، وتحسين جودة التلبيد. باستخدام تقنية تلبد البلازما الشرارة ، يتم تلبيس سرعان ما يتم تلبيس أجهزة micropowders مع AL2O3 و Y2O3 للذوبان للحصول على سيراميك كربيد السيليكون الكثيف.

 

تلبيد الميكروويف

بالمقارنة مع عمليات التلبد التقليدية ، يستخدم تلبيد الميكروويف فقدان المواد العازلة في الحقول الكهرومغناطيسية الميكروويف لتسخين المواد ككل إلى درجة حرارة التلبيد لتحقيق التلبد والتكثيف. بالمقارنة مع طرق التلبد التقليدية ، فإن تلبيد الميكروويف له العديد من المزايا ، مثل انخفاض درجة حرارة التلبد ، وسرعة التدفئة السريعة ، وكثافة المواد الجيدة ، وما إلى ذلك. في الوقت نفسه ، يسرع تلبيد الميكروويف عملية نقل الكتلة للمواد ، بحيث يمكن الحصول على المواد الدقيقة.

 

تلبيس الفلاش

تلبس الفلاش (FS) لديه مزايا استهلاك الطاقة المنخفضة وسرعة التلبيد بسرعة فائقة. في السنوات الأخيرة ، تم تطبيقه أيضًا على الأبحاث المثيرة لكربيد السيليكون. يشير تلبد الفلاش إلى التطبيق المباشر للجهد على العينة عند التسخين في فرن التدفئة. بمجرد الوصول إلى درجة حرارة معينة ، فإن الزيادة غير الخطية المفاجئة في التيار تولد بسرعة حرارة Joule ، ويمكن تكثيف العينة بسرعة في غضون بضع ثوان.

 

تذبذب الضغط تلبيس

إن إدخال الضغط الديناميكي أثناء عملية التلبد يفضي إلى كسر ظاهرة القفل والتكتل في الجزيئات ، مما يقلل من عدد وحجم العيوب مثل المسام والتكتلات ، وبالتالي الحصول على البنية المجهرية الموحدة ذات الكثافة العالية وحجم الحبوب الدقيقة ، وإعداد مواد البصورة عالية الطول والموثوق العالي. استنادًا إلى هذا المفهوم الجديد الملبد ، اقترح فريق الأبحاث في Xie Zhipeng في جامعة Tsinghua فكرة تقديم الضغط الديناميكي المتذبذب لاستبدال الضغط الثابت المستمر الحالي أثناء عملية التلبد لمسارات السيراميك ، وسميت هذه التكنولوجيا الجديدة التي تتأرجح التذبذب.

 

مزايا هذه التكنولوجيا الملبدة هي:

1) يمكن تحسين كثافة التعبئة للمسحوق قبل التلبيد بشكل كبير عن طريق إعادة ترتيب الجسيمات الناتجة عن الضغط المتذبذب المستمر ؛

 

2) يوفر قوة دافعة تلبد أكبر ، والتي تفضي إلى تعزيز الدوران والانزلاق من الحبوب وتدفق البلاستيك في الجسم الملبد لتسريع تكثيف الجسم الأخضر ، وخاصة في المرحلة اللاحقة من التلبد ، من خلال ضبط تواتر وحجم الضغط المتذبذب ، يتم القضاء على المتبقية في حدود الحبوب.

الطرق الثلاث لإعداد مواد السيراميد السيليكون ، وتلبيث التفاعل ، وتلبيث الضغط في الغلاف الجوي وإلغاء التبلور ، والتي تُستخدم بشكل أكثر شيوعًا في الإنتاج الصناعي ، كلها لها مزايا فريدة من نوعها ، كما أن البنية المجهرية ، والأداء ، وتطبيق الحقول السيليكونة المختلطة أيضًا.

 

تلبد التفاعل لديه درجة حرارة تلبد منخفضة وتكلفة الإنتاج المنخفضة. معدل انكماش المنتجات المعدة صغيرة للغاية ودرجة تكثيفها عالية. إنه مناسب لإعداد الأجزاء الهيكلية ذات الحجم الكبير والمعقد. يتم استخدام كربيد السيليكون الملبد في التفاعل في أدوات الفرن عالية درجة الحرارة ، ومرورات اللهب ، والمبادلات الحرارية ، والعاكسات البصرية ، وما إلى ذلك.

 

إن مزايا تلبيس الضغط الجوي هي انخفاض تكلفة الإنتاج ، ولا توجد قيود على شكل المنتج وحجمه ، والكثافة العالية للمنتجات المعدة ، والبنية المجهرية الموحدة ، وأداء المواد الشاملة الممتازة. لذلك ، فهي أكثر ملاءمة لإعداد الأجزاء الهيكلية الدقيقة ، مثل الأختام ، المحامل المنزلق ، درع مقاوم للرصاص في مختلف المضخات الميكانيكية ، العاكسات البصرية ، تركيبات رقاقة أشباه الموصلات ، إلخ.

 

يحتوي كربيد السيليكون المعاد بلورته على مرحلة بلورية نقية ، ولا يحتوي على شوائب ، ولديه مسامية عالية ، وموصلية حرارية ممتازة ومقاومة للصدمة الحرارية ، وهي مادة مرشحة مثالية لأدوات الفرن ذات درجة الحرارة العالية أو المبادلات الحرارية أو فوهات الاحتراق.

 

الوسم : الغشاء المعاد بلورة ، الصين أعيد بلورة الشركات المصنعة للأغشية والموردين والمصنع