Керамички делови од силицијум нитрида

Керамика од силицијум нитрида је керамика од неорганског материјала која се не скупља током синтеровања. Силицијум нитрид је веома јак, посебно топло цеђени силицијум нитрид, који је једна од најтврђих супстанци на свету. Керамички делови од силицијум нитрида имају својства високе чврстоће, ниске густине и отпорности на високе температуре.

Си3Н4 керамика је једињење ковалентне везе, основна структурна јединица је [СиН4] тетраедар, атом силицијума се налази у центру тетраедра, а око њега се налазе четири атома азота, који се налазе на четири врха тетраедра, а затим свака три. Сваки тетраедар дели форму атома, формирајући непрекидну и чврсту мрежну структуру у тродимензионалном простору.

Зхонгвеи Прецисион је посвећен пружању домаћих и страних купаца напредној керамики високе чврстоће, високе жилавости, отпорности на хабање, отпорности на корозију и отпорности на високе температуре. То је високотехнолошко предузеће које интегрише истраживање и развој, производњу и продају индустријских прецизних напредних керамичких производа у области прецизне керамике. Са разноврсном савременом опремом високе прецизности, самостално је реализовао завршетак целокупног процеса производње керамичких делова од припреме керамичког праха, зеленог калупа тела, високотемпературног синтеровања до завршне обраде керамичких материјала.

Продуцт Десцриптион

1. Стандарди имплементације: компанија стриктно примењује ИСО9001 сертификат, а производи су прошли РОХС, ФДА ЕУ сертификат итд.

2. Стандарди за материјал производа: ИСО, ГБ, АСТМ, САЕ, ЕН, ДИН, БС, АМС, ЈИС, АСМЕ, ДМС, ТОЦТ, ГБ

3. Главни процеси: фуговање, бризгање, ливење траке, изостатичко пресовање, 3Д штампа

4. Доступни материјали за керамику:

Углавном производи готове керамичке шипке, керамичке цеви, керамичке прстенове, керамичке плоче, керамичке вакуумске чаше, керамичке оштрице и друге керамичке структуре специјалног облика. Главни керамички материјали су глиница, цирконијум, силицијум карбид, силицијум нитрид и керамика алуминијум нитрида. Отпорност на високе температуре, отпорност на хабање, отпорност на корозију, отпорност на киселине и алкалије, анти-магнетна, отпорност на притисак. И 3Д штампа, итд. су прилагођени према захтевима купаца.

Комбинована цев, њена висока отпорност на хабање ефикасно се одупире хабању материјала и удару.

Начин припреме и тренутно стање производа

1. Основна својства

Многа својства силицијум нитрида су последица ове структуре. Чисти Си3Н4 је 3119, са две кристалне структуре и , од којих су обе хексагоналне. Температура његовог распадања је 1800 степени у ваздуху и 1850 степени у азоту 011МПа. Си3Н4 има низак коефицијент топлотног ширења и високу топлотну проводљивост, тако да има одличну отпорност на топлотни удар. Топло пресовани синтеровани силицијум нитрид се неће сломити чак ни када се загреје на 1000 степени и стави у хладну воду. На не превисокој температури, Си3Н4 има високу чврстоћу и отпорност на удар, али ће се оштетити са повећањем времена употребе изнад 1200 степени, смањујући његову снагу, и склонији је оштећењу од замора изнад 1450 степени, тако да Си3Н4 радна температура углавном не прелази 1300 степени. Због ниске теоријске густине Си3Н4, много је лакши од челика и инжењерског суперлегираног челика. Дакле, на оним местима где су потребни материјали високе чврстоће, мале густине, отпорности на високе температуре и других својстава да се користе керамички делови од силицијум нитрида за замену легираног челика, други пут. То је више него прикладно.

2. Својства материјала

Као одличан високотемпературни инжењерски материјал, Си3Н4 керамички материјал може имати највећу предност у својој примени у области високих температура. Будући правац развоја Си3Н4 је: (1) да се у потпуности искористи и искористи одличне карактеристике самог Си3Н4; (2) да развије неке нове флуксове када се прах Си3Н4 синтерује и да истражи и контролише најбоље компоненте постојећих флукса; (3) побољшати процес млевења, обликовања и синтеровања; ⑷ развити композит од Си3Н4 и СиЦ и других материјала у циљу производње композитних материјала високих перформанси. Примена Си3Н4 керамике у аутомобилским моторима створила је нову ситуацију за развој нових високотемпературних конструкцијских материјала. Сама аутомобилска индустрија је мултидисциплинарна индустрија која комбинује врхунац различитих технологија. Кина је древна цивилизација са дугом историјом и постигла је бриљантна достигнућа у историји развоја керамике. Са процесом реформи и отварања, једног дана, Кина ће такође бити обавезна да се сврста међу главне земље у светској ауто индустрији и створи већу славу за развој керамичке индустрије.

Изузетно је отпоран на високе температуре, а његова чврстоћа се може одржавати на високој температури од 1200 степени без опадања. Неће се растопити након загревања и неће се распасти до 1900 степени. И раствор каустичне соде испод 30 процената, такође може да се одупре корозији многих органских киселина; у исто време, то је електрични изолациони материјал високих перформанси.

3. Метода процеса

Израђује се од силицијум праха као сировине, који се уобичајеним методом калуповања прво формира у жељени облик, а претходна нитридација се врши у азоту на високој температури од 1200 степени Ц, тако да део силицијумског праха реагује. са азотом да би се формирао силицијум нитрид. Цело тело већ има одређену снагу. Затим се друга нитридација изводи у високотемпературној пећи од 1350 степени ~1450 степени да би реаговала у силицијум нитрид. Силицијум нитрид са теоретском густином од 99 процената може се добити синтеровањем врућим пресовањем.

4. Начин припреме

Технологија припреме керамичких делова силицијум нитрида брзо се развила у последњих неколико година. Технологија припреме се углавном фокусира на методу реакционог синтеровања, методу синтеровања врућим пресовањем, методу синтеровања под атмосферским притиском, методу синтеровања под притиском и друге врсте. Због различитих процеса припреме, различите врсте керамике силицијум нитрида имају различите микроструктуре (као што су порозност и морфологија пора, морфологија зрна, интергрануларна морфологија и интергрануларни садржај друге фазе, итд.). Због тога се перформансе веома разликују. Да би се добили Си3Н4 керамички материјали са одличним перформансама, прво треба припремити висококвалитетни прах Си3Н4. Квалитет праха Си3Н4 припремљеног различитим методама није потпуно исти, што доводи до разлика у његовој употреби, а неуспех многих апликација за керамичке материјале се често приписује јер програмери не разумеју разлике између различитих керамичких прахова, они немају довољно разумевање њихових својстава. Уопштено говорећи, висококвалитетни прах Си3Н4 треба да има карактеристике високог садржаја фазе, уједначеног састава, мало нечистоћа и равномерне расподеле у керамици, мале величине честица и уске дистрибуције величине честица и добре дисперзибилности. Фаза у добром праху Си3Н4 треба да чини најмање 90 процената, јер ће се током процеса синтеровања Си3Н4 део фазе трансформисати у фазу, а нема довољно садржаја фазе, што ће смањити чврстоћу керамичког материјала. .

(1) Метода реакционог синтеровања (РС)

Усвојена је општа метода обликовања. Прво се силицијумски прах утискује у зелено тело жељеног облика, а затим ставља у пећ за нитрирање за синтеровање пред нитрирањем (делимично нитрирање). Зелено тело за претходно нитрирање има одређену чврстоћу и може се вршити разне механичке обраде (као што су стругање, рендисање, глодање, бушење). Коначно, на температури изнад тачке топљења силицијума; зелено тело је поново потпуно нитрирано и синтеровано да би се добили производи са малом променом димензија (тј., након синтеровања зеленог тела, стопа скупљања је веома мала, линеарна стопа скупљања је < 011="" процената).="" производ="" се="" може="" користити="" без="" млевења.="" метода="" реакционог="" синтеровања="" је="" погодна="" за="" производњу="" делова="" сложених="" облика="" и="" прецизних="" димензија,="" а="" цена="" је="" такође="" ниска,="" али="" време="" нитрирања="" је="" веома="">

(2) Синтеровање врућим пресовањем (ХПС)

Си3Н4 прах и мала количина адитива (као што су МгО, Ал2О3, МгФ2, Фе2О3, итд.) се вруће пресују и синтерују на притиску изнад 1916 МПа и температури изнад 1600 степени. Топло пресована синтерована Си3Н4 керамика коју користе неке компаније у Уједињеном Краљевству и Сједињеним Државама има снагу до 981 МПа или више. Адитиви и фазни састав током синтеровања имају велики утицај на својства производа. Због строге контроле састава граничне фазе зрна и правилног топлотног третмана након синтеровања Си3Н4 керамике, керамички материјали серије Си3Н4 чија се чврстоћа неће значајно смањити чак ни када је температура до 1300 степени (до 490МПа или више). ) може се добити, а отпор пузању Денатурација се може побољшати за три реда величине. Ако је керамички материјал Си3Н4 претходно оксидован на високој температури од 1400---1500 степени, фаза Си2Н2О ће се формирати на површини керамичког материјала, што може значајно побољшати отпорност на оксидацију и високотемпературну чврстоћу Си3Н4 керамике . Механичка својства Си3Н4 керамике произведене синтеровањем врућим пресовањем су супериорнија од оних код реакционог синтеровања Си3Н4, са високом чврстоћом и великом густином. Међутим, трошкови производње су високи, а опрема за синтеровање је сложена. Због великог скупљања синтерованог тела, тачност димензија производа је ограничена у одређеној мери. Тешко је произвести сложене делове. Могу се производити само делови једноставних облика, а обрада радног предмета је такође тешка.

(3) Метода синтеровања под атмосферским притиском (ПЛС)

У смислу повећања притиска атмосфере синтеровања азота, употреба Си3Н4 температуре распадања се повећава (обично под Н2=1атм притиском, од 1800 степени Ц до распадања), након синтеровања под нормалним притиском у температурном опсегу од {{4 }} степен Ц, а затим у ваздушном притиску синтеровање се врши у температурном опсегу од 1800---2000 степени. Сврха ове методе је да се помоћу ваздушног притиска унапреди згушњавање Си3Н4 керамике, чиме се побољшава чврстоћа керамике. Особине добијених производа су нешто ниже од оних код синтеровања врућим пресовањем. Недостаци ове методе су слични синтеровању врућим пресовањем.

(4) Метода синтеровања под притиском гаса (ГПС)

Последњих година људи су спровели многа истраживања о синтеровању ваздушним притиском и постигли велики напредак. Синтеровање силицијум нитрида под притиском гаса се врши на температури од око 2000 степени под притиском од 1 ~ 10МПа. Висок притисак азота потискује пиролизу силицијум нитрида. Због употребе високотемпературног синтеровања, додавање мање помоћних средстава за синтеровање је довољно за подстицање раста зрна Си3Н4 и добијање керамике високе жилавости са растом дугих стубастих зрна на лицу места са густином > 99 процената. Због тога се синтеровање ваздушним притиском може користити у лабораторији. У производњи добија све више пажње. Синтерована керамика силицијум нитрида под притиском има високу жилавост, високу чврстоћу и добру отпорност на хабање и може директно произвести различите сложене облике близу коначног облика, што може у великој мери смањити трошкове производње и трошкове обраде. А његов производни процес је близак процесу производње цементног карбида, погодан за масовну производњу.

5. Статус истраживања

За керамичка синтерована тела Си3Н4 и Сиалон обезбеђен је процес формирања суперпластиком без формирања композитног материјала и одржавања једног стања, а обезбеђено је и синтеровано тело формирано у складу са поступком. Синтеровано тело силицијум нитрида и Сиалон са релативном густином већом од 95 процената и линеарном густином од 50 μм у дводимензионалном попречном пресеку синтерованог тела у опсегу од 120 до 250; Компресија узрокује пластичну деформацију при брзинама деформација мањим од 10-1/сек. Формирано синтеровано тело има одличне механичке особине посебно на нормалној температури.

Си3Н4 керамика је важан структурни материјал. То је супертврда супстанца, која има мазивост и отпорност на хабање; не реагује са другим неорганским киселинама осим флуороводоничне киселине и има јаку отпорност на корозију и отпорност на високе температуре. Оксидација. И може да одоли шоку хладноће и врућине. Може да се загреје на више од 1,000 степен у ваздуху и неће се сломити након брзог хлађења и брзог загревања. Управо због одличних својстава Си3Н4 керамике људи је често користе за израду лежајева. , лопатице гасних турбина, механичке заптивне прстенове, трајне калупе и друге механичке компоненте. Ако је грејна површина компоненти мотора направљена од керамике силицијум нитрида која је отпорна на високе температуре и тешко преноси топлоту, то не само да може побољшати квалитет дизел мотора, уштедети гориво, већ и побољшати термичку ефикасност. . Кина, Сједињене Државе, Јапан и друге земље развиле су овај дизел мотор.

Процес после синтеровања

Опрема за обраду: опремљена са ЦНЦ машином за гравирање, брушење без центра, унутрашње и спољашње цилиндрично брушење, површинско брушење, ЦНЦ струг за обраду, сечење жице, стругање, глодање, брушење и другу опрему за производњу и тестирање високе прецизности.

Калупи и опрема за инспекцију

1. Век трајања калупа: обично полутрајан. (осим изгубљене пене).

2. Време испоруке калупа: 10-25 дана, (према структури производа и величини производа).

3. Алати и одржавање калупа: Зхонгвеи је одговоран за прецизне делове.

Контрола квалитета

1. Контрола квалитета: стопа неисправности је мања од 0.1 проценат.

2. Узорци и пробни рад ће бити 100 посто прегледани током производње и пре отпреме, преглед узорака за масовну производњу према ИСДО стандардима или захтевима купаца.

3. Опрема за тестирање: инструмент за мерење заобљености, трокоординатни мерни инструмент, инструмент за мерење координата слике, шестоугаони трокоординатни мерни инструмент, инструмент за мерење слике, инструмент за мерење густине, инструмент за мерење глаткоће, микро тестер тврдоће по Вицкерсу.

Апликација

Користећи предност мале тежине и крутости Си3Н4, може се користити за производњу кугличних лежајева, који имају већу прецизност од металних лежајева, генеришу мање топлоте и могу да раде на вишим температурама и корозивним медијима. Парне млазнице од Си3Н4 керамике имају карактеристике отпорности на хабање и топлоту. Немају очигледна оштећења након неколико месеци употребе у котлу од 650 степени, док се друге млазнице од легираног челика отпорне на топлоту и корозију могу користити само 1-2 месеци под истим условима. .Си3Н4 грејач који су заједнички развили Шангајски институт за силикат, Кинеска академија наука, Шангајски институт за моторе са унутрашњим сагоревањем, Министарство електротехнике и машинства и Зхонгвеи Прецисион решава проблем тешког хладног стартовања дизел мотора и погодан је за директно дизел мотори са убризгавањем или без директног убризгавања. Ова жарница је најнапреднији и идеалан уређај за паљење дизел мотора који је данас доступан. Јапански институт за атомску енергију и Митсубисхи Хеави Индустриес успешно су развили нову сирову пумпу са ротором састављеним од 11 Си3Н4 керамичких грамофона у кућишту пумпе. Пошто пумпа користи Си3Н4 керамички ротор са малим коефицијентом топлотног ширења и прецизним ваздушним лежајем, може нормално да ради без подмазивања и расхладног медија. Ако се ова пумпа комбинује са ултра-вакуум пумпом као што је турбо-молекуларна пумпа, може се формирати вакуумски систем погодан за нуклеарне фузионе реакторе или опрему за обраду полупроводника.

Горе наведено је само неколико примера примене Си3Н4 керамике као конструкцијских материјала. Верује се да ће са побољшањем технологије производње праха Си3Н4, калупљења, синтеровања и обраде, његове перформансе и поузданост наставити да се побољшавају, а керамика силицијум нитрида ће се више користити. Због побољшања чистоће Си3Н4 сировина, брзог развоја Си3Н4 технологије обликовања праха и технологије синтеровања, и континуираног ширења поља примене, Си3Н4 заузима све важнију позицију у индустрији као инжењерска структурна керамика. Си3Н4 керамика има одлична свеобухватна својства и обилне ресурсе, и идеалан је високотемпературни структурни материјал са широким пољима примене и тржиштима, а све земље у свету се такмиче за истраживање и развој. Керамички материјали имају карактеристике отпорности на хабање, отпорност на корозију, отпорност на високе температуре, отпорност на оксидацију, отпорност на термички удар и ниску специфичну тежину које је тешко упоредити са општим металним материјалима. Керамички делови од силицијум нитрида могу да издрже тешку радну средину за коју метални или полимерни материјали нису способни, а керамички делови од силицијум нитрида имају широку перспективу примене. После металних и полимерних материјала, постао је кључни основни материјал који подржава индустрију стубова у 21. веку и постао је једно од најактивнијих истраживачких поља. Данас земље широм света придају велики значај његовом истраживању и развоју. Као важан члан породице структуралне керамике на високим температурама, прва Си3Н4 керамика има више одличних механичких својстава, термичких својстава и хемијске стабилности од друге високотемпературне структурне керамике као што су оксидна керамика и карбидна керамика. Због тога се сматрају најперспективнијим материјалима у високотемпературној структурној керамици.