Silicijum nitrid keramički dijelovi

Keramika od silicijum nitrida je keramika od neorganskog materijala koja se ne skuplja tokom sinterovanja. Silicijum nitrid je veoma jak, posebno toplo ceđeni silicijum nitrid, koji je jedna od najtvrđih supstanci na svetu. Keramički dijelovi od silicijum nitrida imaju svojstva visoke čvrstoće, niske gustine i otpornosti na visoke temperature.

Si3N4 keramika je jedinjenje kovalentne veze, osnovna strukturna jedinica je [SiN4] tetraedar, atom silicijuma se nalazi u centru tetraedra, a oko njega se nalaze četiri atoma azota, koji se nalaze na četiri vrha tetraedra, a zatim svaka tri. Svaki tetraedar dijeli formu atoma, formirajući kontinuiranu i čvrstu mrežnu strukturu u trodimenzionalnom prostoru.

Zhongwei Precision je posvećen pružanju domaćih i stranih kupaca naprednom keramikom visoke čvrstoće, visoke žilavosti, otpornosti na habanje, otpornosti na koroziju i otpornosti na visoke temperature. To je visokotehnološko poduzeće koje integrira istraživanje i razvoj, proizvodnju i prodaju industrijskih preciznih naprednih keramičkih proizvoda u području precizne keramike. Sa raznovrsnom savremenom visokopreciznom opremom, samostalno je realizovao završetak celokupnog procesa proizvodnje keramičkih delova od pripreme keramičkog praha, zelenog oblikovanja tela, visokotemperaturnog sinterovanja do završne obrade keramičkih materijala.

Product Description

1. Standardi implementacije: kompanija striktno primjenjuje ISO9001 certifikat, a proizvodi su prošli ROHS, FDA EU certifikat itd.

2. Standardi za materijal proizvoda: ISO, GB, ASTM, SAE, EN, DIN, BS, AMS, JIS, ASME, DMS, TOCT, GB

3. Glavni procesi: fugiranje, brizganje, livenje trake, izostatičko prešanje, 3D štampa

4. Dostupni materijali za keramiku:

Uglavnom proizvodi gotove keramičke šipke, keramičke cijevi, keramičke prstenove, keramičke ploče, keramičke gumene čaše, keramičke oštrice i druge keramičke strukture posebnog oblika. Glavni keramički materijali su glinica, cirkonijum, silicijum karbid, silicijum nitrid i keramika aluminijum nitrida. Otpornost na visoke temperature, otpornost na habanje, otpornost na koroziju, otpornost na kiseline i alkalije, antimagnetna otpornost na pritisak. I 3D štampa, itd. se prilagođavaju prema zahtjevima kupaca.

Kombinovana cijev, njena visoka otpornost na habanje efikasno je otporna na habanje materijala i udarce.

Način pripreme i trenutno stanje proizvoda

1. Osnovna svojstva

Mnoga svojstva silicijum nitrida su posledica ove strukture. Čisti Si3N4 je 3119, sa dvije kristalne strukture od i , od kojih su obje heksagonalne. Temperatura njegovog raspadanja je 1800 stepeni u vazduhu i 1850 stepeni u azotu 011MPa. Si3N4 ima nizak koeficijent toplotnog širenja i visoku toplotnu provodljivost, tako da ima odličnu otpornost na toplotni udar. Vruće presovani sinterovani silicijum nitrid se neće slomiti čak ni kada se zagreje na 1000 stepeni i stavi u hladnu vodu. Na ne previsokoj temperaturi, Si3N4 ima visoku čvrstoću i otpornost na udar, ali će se oštetiti s povećanjem vremena upotrebe iznad 1200 stepeni, smanjujući njegovu čvrstoću, a skloniji je oštećenju od zamora iznad 1450 stepeni, tako da Si3N4 Radna temperatura generalno ne prelazi 1300 stepeni. Zbog niske teorijske gustine Si3N4, mnogo je lakši od čelika i inženjerskog superlegiranog čelika. Stoga je na mjestima koja zahtijevaju materijale visoke čvrstoće, niske gustine, otpornosti na visoke temperature i drugih svojstava koristiti keramičke dijelove od silicijum nitrida za zamjenu legiranog čelika. To je više nego prikladno.

2. Svojstva materijala

Kao izvrstan visokotemperaturni inženjerski materijal, Si3N4 keramički materijal može imati najveću prednost u svojoj primjeni u području visokih temperatura. Budući pravac razvoja Si3N4 je: (1) da se u potpunosti iskoristi i iskoristi odlične karakteristike samog Si3N4; (2) razviti neke nove fluksove kada se prah Si3N4 sinteruje, te istražiti i kontrolirati najbolje komponente postojećih fluksa; (3) poboljšati proces mljevenja, oblikovanja i sinterovanja; ⑷ razviti kompozit od Si3N4 i SiC i drugih materijala kako bi se proizveli kompozitni materijali visokih performansi. Primjena Si3N4 keramike u automobilskim motorima stvorila je novu situaciju za razvoj novih visokotemperaturnih konstrukcijskih materijala. Sama automobilska industrija je multidisciplinarna industrija koja kombinuje kulminaciju različitih tehnologija. Kina je drevna civilizacija sa dugom istorijom i postigla je briljantna dostignuća u istoriji razvoja keramike. Sa procesom reformi i otvaranja, jednog dana će i Kina biti svrstana među vodeće zemlje u svjetskoj auto industriji i stvoriti veću slavu za razvoj keramičke industrije.

Izuzetno je otporan na visoke temperature, a njegova čvrstoća se može održavati na visokoj temperaturi od 1200 stepeni bez opadanja. Neće se rastopiti nakon zagrijavanja i neće se raspasti do 1900 stepeni. I otopina kaustične sode ispod 30 posto, također može odoljeti koroziji mnogih organskih kiselina; u isto vrijeme, to je električni izolacijski materijal visokih performansi.

3. Metoda procesa

Izrađuje se od silicijumskog praha kao sirovine, koji se najpre formira u željeni oblik uobičajenom metodom livenja, a vrši se prethodna nitridacija u azotu na visokoj temperaturi od 1200 stepeni C, tako da deo silicijumskog praha reaguje. sa azotom da bi se formirao silicijum nitrid. Cijelo tijelo već ima određenu snagu. Zatim se druga nitridacija izvodi u visokotemperaturnoj peći od 1350 stepeni ~1450 stepeni da bi reagovala u silicijum nitrid. Silicijum nitrid sa teoretskom gustinom od 99 procenata može se dobiti sinterovanjem vrućim presovanjem.

4. Način pripreme

Tehnologija pripreme keramičkih dijelova od silicijum nitrida brzo se razvila u posljednjih nekoliko godina. Tehnologija pripreme se uglavnom fokusira na metodu reakcijskog sinterovanja, metodu sinterovanja vrućim presovanjem, metodu sinterovanja pod atmosferskim pritiskom, metodu sinterovanja pod pritiskom i druge vrste. Zbog različitih procesa pripreme, različite vrste keramike silicijum nitrida imaju različite mikrostrukture (kao što su poroznost i morfologija pora, morfologija zrna, intergranularna morfologija i intergranularni sadržaj druge faze, itd.). Stoga se performanse uvelike razlikuju. Da bi se dobili Si3N4 keramički materijali sa odličnim performansama, prvo treba pripremiti visokokvalitetni prah Si3N4. Kvalitet praha Si3N4 pripremljenog različitim metodama nije potpuno isti, što dovodi do razlika u njegovoj upotrebi, a neuspjeh mnogih aplikacija keramičkih materijala se često pripisuje Budući da programeri ne razumiju razlike između različitih keramičkih prahova, oni nemaju dovoljno razumijevanje njihovih svojstava. Uopšteno govoreći, visokokvalitetni prah Si3N4 treba da ima karakteristike visokog sadržaja faze, ujednačenog sastava, malo nečistoća i ujednačene raspodele u keramici, male veličine čestica i uske distribucije veličine čestica i dobre disperzibilnosti. Faza u dobrom prahu Si3N4 treba da čini najmanje 90 posto, jer će se tokom procesa sinterovanja Si3N4 dio faze transformirati u fazu, a nema dovoljno sadržaja faze, što će smanjiti čvrstoću keramičkog materijala. .

(1) Metoda reakcionog sinterovanja (RS)

Usvojena je opšta metoda oblikovanja. Najprije se silicijumski prah utiskuje u zeleno tijelo željenog oblika, a zatim se stavlja u peć za nitriranje za prednitriranje (djelimično nitriranje) sinterovanje. Zeleno tijelo za prednitriranje ima određenu čvrstoću i može se vršiti razne mehaničke obrade (kao što su tokarenje, blanjanje, glodanje, bušenje). Konačno, na temperaturi iznad tačke topljenja silicijuma; zeleno tijelo je ponovo potpuno nitrirano i sinterirano kako bi se dobili proizvodi sa malom promjenom dimenzija (tj., nakon sinteriranja zelenog tijela, stopa skupljanja je vrlo mala, linearna stopa skupljanja je < 011="" posto).="" proizvod="" se="" može="" koristiti="" bez="" mljevenja.="" metoda="" reakcijskog="" sinterovanja="" pogodna="" je="" za="" izradu="" dijelova="" složenih="" oblika="" i="" preciznih="" dimenzija,="" a="" cijena="" je="" također="" niska,="" ali="" je="" vrijeme="" nitriranja="" vrlo="">

(2) Hot press sintering (HPS)

Si3N4 prah i mala količina aditiva (kao što su MgO, Al2O3, MgF2, Fe2O3 itd.) se vruće presuju i sinteruju pri pritisku iznad 1916 MPa i temperaturi iznad 1600 stepeni. Toplo prešana sinterirana Si3N4 keramika koju koriste neke kompanije u Ujedinjenom Kraljevstvu i Sjedinjenim Državama ima snagu do 981 MPa ili više. Aditivi i fazni sastav tokom sinterovanja imaju veliki uticaj na svojstva proizvoda. Zbog stroge kontrole sastava granične faze zrna i pravilnog termičkog tretmana nakon sinterovanja Si3N4 keramike, keramički materijali serije Si3N4 čija se čvrstoća neće značajno smanjiti čak ni na temperaturi od čak 1300 stepeni (do 490MPa ili više). ) može se dobiti, a otpor puzanja Denaturacija se može poboljšati za tri reda veličine. Ako se keramički materijal Si3N4 prethodno oksidira na visokoj temperaturi od 1400---1500 stepeni, na površini keramičkog materijala će se formirati Si2N2O faza, što može značajno poboljšati otpornost na oksidaciju i visokotemperaturnu čvrstoću Si3N4 keramike . Mehanička svojstva Si3N4 keramike proizvedene sinterovanjem vrućim presovanjem su superiornija od onih kod reakcionog sinterovanja Si3N4, visoke čvrstoće i velike gustine. Međutim, troškovi proizvodnje su visoki, a oprema za sinteriranje složena. Zbog velikog skupljanja sinterovanog tijela, točnost dimenzija proizvoda je ograničena u određenoj mjeri. Teško je proizvesti složene dijelove. Mogu se proizvoditi samo dijelovi jednostavnih oblika, a obrada radnog komada je također teška.

(3) Metoda sinterovanja pod atmosferskim pritiskom (PLS)

U smislu povećanja pritiska atmosfere sinterovanja azota, korišćenjem Si3N4 temperatura raspadanja raste (obično pod N2=1atm pritiskom, od 1800 stepeni C do razlaganja), nakon sinterovanja pod normalnim pritiskom u temperaturnom opsegu od {{4 }} stepena C, a zatim u vazdušnom pritisku sinterovanje se vrši u temperaturnom opsegu od 1800---2000 stepena. Svrha ove metode je korištenje zračnog tlaka za promicanje zgušnjavanja Si3N4 keramike, čime se poboljšava čvrstoća keramike. Svojstva dobijenih proizvoda su nešto niža od osobina sinterovanja vrućim presovanjem. Nedostaci ove metode su slični sinterovanju vrućim presovanjem.

(4) Metoda sinterovanja pod pritiskom (GPS)

Posljednjih godina ljudi su sproveli mnoga istraživanja o sinterovanju pod pritiskom i postigli veliki napredak. Sinterovanje silicijum nitrida pod pritiskom gasa se vrši na temperaturi od oko 2000 stepeni pod pritiskom od 1 ~ 10MPa. Visok pritisak azota potiskuje pirolizu silicijum nitrida. Zbog upotrebe visokotemperaturnog sinterovanja, dodavanje manje pomoćnih sredstava za sinterovanje je dovoljno da se podstakne rast zrna Si3N4 i dobije keramika visoke žilavosti sa in situ rastom dugih stubastih zrna sa gustinom > 99 procenata. Zbog toga se sinterovanje pod pritiskom može koristiti u laboratoriji. U proizvodnji dobija sve više pažnje. Sinterovana keramika silicijum nitrida pod pritiskom ima visoku žilavost, visoku čvrstoću i dobru otpornost na habanje i može direktno proizvesti različite složene oblike blizu konačnog oblika, što može uvelike smanjiti troškove proizvodnje i troškove obrade. A njegov proizvodni proces je blizak procesu proizvodnje cementnog karbida, pogodan za masovnu proizvodnju.

5. Status istraživanja

Za keramička sinterovana tijela Si3N4 i Sialon predviđen je proces formiranja superplastikom bez formiranja kompozitnog materijala i održavanja jedinstvenog stanja, te je predviđeno sinterirano tijelo formirano u skladu s postupkom. Silicijum nitrid i Sialon sinterovano telo sa relativnom gustinom većom od 95 procenata i linearnom gustinom od 50 μm u dvodimenzionalnom poprečnom preseku sinterovanog tela u opsegu od 120 do 250; Kompresija uzrokuje plastičnu deformaciju pri brzinama deformacija manjim od 10-1/sec. Formirano sinterovano tijelo ima izvrsna mehanička svojstva posebno pri normalnoj temperaturi.

Si3N4 keramika je važan strukturni materijal. To je supertvrda tvar, koja ima mazivost i otpornost na habanje; ne reaguje sa drugim anorganskim kiselinama osim fluorovodonične kiseline i ima jaku otpornost na koroziju i otpornost na visoke temperature. Oksidacija. I može odoljeti šoku hladnoće i vrućine. Može se zagrijati na više od 1,000 stepen u zraku i neće se pokvariti nakon brzog hlađenja i brzog zagrijavanja. Upravo zbog odličnih svojstava Si3N4 keramike ljudi je često koriste za izradu ležajeva. , lopatice gasnih turbina, mehaničke zaptivne prstenove, trajne kalupe i druge mehaničke komponente. Ako je grijaća površina komponenti motora izrađena od keramike silicijum nitrida koja je otporna na visoke temperature i teško prenosi toplinu, to ne samo da može poboljšati kvalitetu dizel motora, uštedjeti gorivo, već i poboljšati termičku efikasnost. . Kina, Sjedinjene Američke Države, Japan i druge zemlje razvile su ovaj dizel motor.

Proces nakon sinterovanja

Oprema za obradu: opremljena CNC mašinom za graviranje, brušenje bez centra, unutrašnje i spoljašnje cilindrično brušenje, površinsko brušenje, CNC strug za obradu, rezanje žice, tokarenje, glodanje, brušenje i drugu opremu za proizvodnju i testiranje visoke preciznosti.

Kalupi i pribor za inspekciju

1. vijek trajanja kalupa: obično polutrajan. (osim izgubljene pjene).

2. Vrijeme isporuke kalupa: 10-25 dana, (prema strukturi proizvoda i veličini proizvoda).

3. Alati i održavanje kalupa: Zhongwei je odgovoran za precizne dijelove.

Kontrola kvaliteta

1. Kontrola kvaliteta: stopa neispravnosti je manja od 0.1 posto.

2. Uzorci i probni rad će biti 100 posto pregledani tokom proizvodnje i prije otpreme, pregled uzoraka za masovnu proizvodnju prema ISDO standardima ili zahtjevima kupaca.

3. Oprema za testiranje: instrument za mjerenje zaobljenosti, trokoordinatni mjerni instrument, instrument za mjerenje koordinata slike, šesterokutni trokoordinatni mjerni instrument, instrument za mjerenje slike, instrument za mjerenje gustine, instrument za mjerenje glatkoće, mikro Vickers tester tvrdoće.

Aplikacija

Koristeći prednost male težine i krutosti Si3N4, može se koristiti za proizvodnju kugličnih ležajeva, koji imaju veću preciznost od metalnih ležajeva, proizvode manje topline i mogu raditi na višim temperaturama i korozivnim medijima. Parne mlaznice od Si3N4 keramike imaju karakteristike otpornosti na habanje i toplotu. Nemaju očigledna oštećenja nakon nekoliko mjeseci upotrebe u kotlu od 650 stepeni, dok se druge mlaznice od legiranog čelika otporne na toplinu i koroziju mogu koristiti samo 1-2 mjeseci pod istim uvjetima. .Si3N4 grijač koji su zajednički razvili Šangajski institut za silikat, Kineska akademija nauka, Šangajski institut za motore sa unutrašnjim sagorevanjem, Ministarstvo elektrotehnike i mašinstva i Zhongwei Precision rešava problem teškog hladnog startovanja dizel motora i pogodan je za direktno dizel motori sa ubrizgavanjem ili bez direktnog ubrizgavanja. Ova žarnica je najnapredniji i idealan uređaj za paljenje dizel motora koji je danas dostupan. Japanski institut za atomsku energiju i Mitsubishi Heavy Industries uspješno su razvili novu sirovu pumpu s rotorom sastavljenim od 11 Si3N4 keramičkih okretnih ploča u kućištu pumpe. Budući da pumpa ima Si3N4 keramički rotor sa malim koeficijentom termičkog širenja i preciznim vazdušnim ležajem, može normalno raditi bez podmazivanja i rashladnog medija. Ako se ova pumpa kombinuje sa ultra-vakuum pumpom kao što je turbo-molekularna pumpa, može se formirati vakuumski sistem pogodan za nuklearne fuzione reaktore ili opremu za obradu poluprovodnika.

Gore navedeno je samo nekoliko primjera primjene Si3N4 keramike kao strukturnih materijala. Vjeruje se da će se s unapređenjem tehnologije proizvodnje praha Si3N4, kalupljenja, sinterovanja i obrade, njegove performanse i pouzdanost nastaviti poboljšavati, a keramika od silicijum nitrida će se sve više koristiti. Zbog poboljšanja čistoće Si3N4 sirovina, brzog razvoja Si3N4 tehnologije oblikovanja praha i tehnologije sinterovanja, te kontinuiranog širenja polja primjene, Si3N4 zauzima sve važniju poziciju u industriji kao inženjerska konstrukcijska keramika. Keramika Si3N4 ima izvrsna sveobuhvatna svojstva i bogate resurse, te je idealan visokotemperaturni strukturni materijal sa širokim poljima primjene i tržišta, a sve zemlje u svijetu se takmiče za istraživanje i razvoj. Keramički materijali imaju karakteristike otpornosti na habanje, otpornost na koroziju, otpornost na visoke temperature, otpornost na oksidaciju, otpornost na termički udar i nisku specifičnu težinu koje je teško uporediti s općim metalnim materijalima. Keramički dijelovi od silicijum nitrida mogu izdržati tešku radnu okolinu za koju metalni ili polimerni materijali nisu sposobni, a keramički dijelovi od silicijum nitrida imaju široku perspektivu primjene. Nakon metalnih i polimernih materijala, postao je ključni osnovni materijal koji podržava industriju stubova u 21. vijeku i postao jedno od najaktivnijih istraživačkih polja. Danas zemlje širom svijeta pridaju veliki značaj njegovom istraživanju i razvoju. Kao važan član porodice strukturalne keramike na visokim temperaturama, prva Si3N4 keramika ima bolja mehanička svojstva, termička svojstva i hemijsku stabilnost od ostalih visokotemperaturnih strukturnih keramika kao što su oksidna keramika i karbidna keramika. Stoga se smatraju najperspektivnijim materijalima u visokotemperaturnoj strukturnoj keramici.