Silicio nitrido keramikos dalys

Silicio nitrido keramika yra neorganinės medžiagos keramika, kuri nesusitraukia sukepinimo metu. Silicio nitridas yra labai stiprus, ypač karšto spaudimo silicio nitridas, kuris yra viena iš kiečiausių medžiagų pasaulyje. Silicio nitrido keraminės dalys turi didelio stiprumo, mažo tankio ir atsparumo aukštai temperatūrai savybes.

Si3N4 keramika yra kovalentinio ryšio junginys, pagrindinis struktūrinis vienetas yra [SiN4] tetraedras, silicio atomas yra tetraedro centre, o aplink jį yra keturi azoto atomai, išsidėstę keturiose tetraedro viršūnėse, ir tada kas tris Kiekvienas tetraedras dalijasi atomo forma, sudarydamas ištisinę ir tvirtą tinklo struktūrą trimatėje erdvėje.

Zhongwei Precision yra įsipareigojusi tiekti vidaus ir užsienio klientams pažangią keramiką, pasižyminčią dideliu stiprumu, dideliu kietumu, atsparumu dilimui, atsparumu korozijai ir aukštai temperatūrai. Tai aukštųjų technologijų įmonė, integruojanti MTTP, pramoninių tiksliųjų pažangių keramikos gaminių gamybą ir pardavimą tikslios keramikos srityje. Naudodama įvairią modernią didelio tikslumo įrangą, ji savarankiškai įgyvendino visą keraminių dalių gamybos procesą nuo keramikos miltelių paruošimo, žalio korpuso formavimo, sukepinimo aukštoje temperatūroje iki keraminių medžiagų apdailos.

Produktas Descripcija

1. Diegimo standartai: įmonė griežtai įgyvendina ISO9001 sertifikatą, o produktai yra praėję ROHS, FDA EU sertifikatą ir kt.

2. Gaminio medžiagų standartai: ISO, GB, ASTM, SAE, EN, DIN, BS, AMS, JIS, ASME, DMS, TOCT, GB

3. Pagrindiniai procesai: injektavimas, liejimas liejimas, juostos liejimas, izostatinis presavimas, 3D spausdinimas

4. Galimos keramikos medžiagos:

Daugiausia gamina gatavus keraminius strypus, keraminius vamzdelius, keraminius žiedus, keramines plokštes, keraminius siurbtukus, keraminius peiliukus ir kitas specialios formos keramines konstrukcijas. Pagrindinės keraminės medžiagos yra aliuminio oksidas, cirkonis, silicio karbidas, silicio nitridas ir aliuminio nitrido keramika. Atsparumas aukštai temperatūrai, atsparumas dilimui, atsparumas korozijai, atsparumas rūgštims ir šarmams, antimagnetinis, atsparumas slėgiui. O 3D spausdinimas ir t.t. pritaikomas pagal kliento reikalavimus.

Kombinuotas vamzdis, jo aukštas atsparumas dilimui efektyviai atsparus medžiagos nusidėvėjimui ir smūgiams.

Paruošimo būdas ir esama produkto padėtis

1. Pagrindinės savybės

Daugelis silicio nitrido savybių yra dėl šios struktūros. Grynas Si3N4 yra 3119, turintis dvi kristalines struktūras ir , kurios abi yra šešiakampės. Jo skilimo temperatūra yra 1800 laipsnių ore ir 1850 laipsnių 011MPa azote. Si3N4 turi mažą šiluminio plėtimosi koeficientą ir aukštą šilumos laidumą, todėl turi puikų atsparumą šiluminiam smūgiui. Karštai spaustas sukepintas silicio nitridas nesulūžtų net kaitinamas iki 1000 laipsnių ir įdėtas į šaltą vandenį. Esant ne per aukštai temperatūrai, Si3N4 turi didelį stiprumą ir atsparumą smūgiams, tačiau jis bus pažeistas, kai naudojimo laikas pailgėja virš 1200 laipsnių, sumažinant jo stiprumą, ir yra labiau linkęs į nuovargio pažeidimus virš 1450 laipsnių, todėl Si3N4 darbo temperatūra paprastai neviršija 1300 laipsnių. Dėl mažo teorinio Si3N4 tankio jis yra daug lengvesnis nei plienas ir inžinerinis superlegiruotasis plienas. Todėl tose vietose, kur reikalingos didelio stiprumo, mažo tankio, atsparumo aukštai temperatūrai ir kitų savybių medžiagos, legiruotojo plieno keitimui naudoti silicio nitrido keramikos dalis – kitas laikas. Tai daugiau nei tinkama.

2. Medžiagos savybės

Kaip puiki aukštos temperatūros inžinerinė medžiaga, Si3N4 keraminė medžiaga gali turėti didžiausią pranašumą ją naudojant aukštos temperatūros lauke. Si3N4 ateities plėtros kryptis yra tokia: (1) suteikti visapusišką galimybę ir panaudoti pačias Si3N4 puikias savybes; (2) sukurti kai kuriuos naujus srautus, kai Si3N4 milteliai sukepinami, ir ištirti bei kontroliuoti geriausius esamų srautų komponentus; (3) pagerinti malimo, formavimo ir sukepinimo procesą; ⑷ sukurti Si3N4 ir SiC bei kitų medžiagų kompozitą, kad būtų galima pagaminti daugiau aukštos kokybės kompozitinių medžiagų. Si3N4 keramikos taikymas automobilių varikliuose sukūrė naują situaciją kuriant naujas aukštos temperatūros konstrukcines medžiagas. Pati automobilių pramonė yra daugiadisciplinė pramonė, apjungianti įvairių technologijų kulminaciją. Kinija yra senovės civilizacija, turinti ilgą istoriją ir pasiekusi puikių laimėjimų keramikos kūrimo istorijoje. Vykstant reformų ir atsivėrimo procesui, vieną dieną Kinija taip pat pateks į vieną iš pagrindinių pasaulio automobilių pramonės šalių ir sukurs didesnę šlovę keramikos pramonės plėtrai.

Jis itin atsparus aukštai temperatūrai, o jo stiprumas nesumažėjus gali išlikti aukštoje 1200 laipsnių temperatūroje. Kaitinamas, jis neištirps į lydalą ir nesuirs iki 1900 laipsnių. O kaustinės sodos tirpalas, mažesnis nei 30 procentų, taip pat gali atsispirti daugelio organinių rūgščių korozijai; tuo pačiu metu tai yra aukštos kokybės elektros izoliacinė medžiaga.

3. Proceso metodas

Jis pagamintas iš silicio miltelių kaip žaliavos, kuris pirmiausia įprastu liejimo būdu suformuojamas norima forma, o preliminarus nitridavimas atliekamas azote aukštoje 1200 laipsnių C temperatūroje, kad dalis silicio miltelių sureaguotų. su azotu, kad susidarytų silicio nitridas. Visas kūnas jau turi tam tikrą jėgą. Tada antrasis nitridavimas atliekamas aukštos temperatūros 1350–1450 laipsnių krosnyje, kad sureaguotų į silicio nitridą. Silicio nitridą, kurio teorinis tankis yra 99 procentai, galima gauti karšto presavimo sukepinimo būdu.

4. Paruošimo būdas

Silicio nitrido keramikos detalių paruošimo technologija per pastaruosius kelerius metus sparčiai vystėsi. Paruošimo technologijoje daugiausia dėmesio skiriama reakcijos sukepinimo metodui, karšto presavimo sukepinimo metodui, atmosferos slėgio sukepinimo metodui, oro slėgio sukepinimo metodui ir kitiems tipams. Dėl skirtingų paruošimo procesų įvairių tipų silicio nitrido keramika turi skirtingas mikrostruktūras (pvz., akytumą ir porų morfologiją, grūdelių morfologiją, tarpkristalinę morfologiją ir tarpgranulinį antrosios fazės turinį ir kt.). Todėl našumas labai skiriasi. Norint gauti puikių savybių turinčias Si3N4 keramikos medžiagas, pirmiausia reikia paruošti aukštos kokybės Si3N4 miltelius. Skirtingais metodais paruoštų Si3N4 miltelių kokybė nėra visiškai vienoda, todėl skiriasi jų panaudojimas, o daugelio keraminių medžiagų panaudojimo gedimas dažnai siejamas su Kadangi kūrėjai nesupranta įvairių keraminių miltelių skirtumų, jie neturi pakankamai suprasti jų savybes. Paprastai tariant, aukštos kokybės Si3N4 milteliai turi turėti didelės fazės kiekio, vienodos sudėties, nedaug priemaišų ir vienodo pasiskirstymo keramikoje, mažo dalelių dydžio ir siauro dalelių dydžio pasiskirstymo bei gero dispergavimo. Fazė geruose Si3N4 milteliuose turėtų sudaryti ne mažiau kaip 90 procentų, nes Si3N4 sukepinimo proceso metu dalis fazės virsta faze, o fazių nėra pakankamai, todėl sumažės keraminės medžiagos stiprumas. .

(1) Reakcinio sukepinimo metodas (RS)

Priimamas bendras liejimo būdas. Pirmiausia silicio milteliai suspaudžiami į norimos formos žalią korpusą, o po to dedami į nitridavimo krosnį išankstiniam nitridavimui (daliniam nitridavimui) sukepinti. Iš anksto azotinis žalias korpusas turi tam tikrą stiprumą ir gali būti atliekamas įvairiais mechaniniais apdirbimais (tokiais kaip tekinimas, obliavimas, frezavimas, gręžimas). Galiausiai, esant aukštesnei nei silicio lydymosi temperatūrai; žalias korpusas vėl visiškai nitridinamas ir sukepinamas, kad būtų gauti produktai, kurių matmenys nesikeičia (ty po žalio korpuso sukepinimo, susitraukimo greitis yra labai mažas, linijinis susitraukimo greitis yra < 011="" procentų).="" produktą="" galima="" naudoti="" be="" šlifavimo.="" reakcinio="" sukepinimo="" metodas="" tinka="" sudėtingų="" formų="" ir="" tikslių="" matmenų="" dalių="" gamybai,="" o="" kaina="" taip="" pat="" yra="" maža,="" tačiau="" azotavimo="" laikas="" yra="" labai="">

(2) Sukepinimas karštuoju spaudimu (HPS)

Si3N4 milteliai ir nedidelis kiekis priedų (tokių kaip MgO, Al2O3, MgF2, Fe2O3 ir kt.) yra karštai spaudžiami ir sukepinami esant didesniam nei 1916 MPa slėgiui ir aukštesnei nei 1600 laipsnių temperatūrai. Kai kurių Jungtinės Karalystės ir JAV įmonių naudojamos karšto spaudimo sukepintos Si3N4 keramikos stiprumas siekia 981 MPa ar daugiau. Priedai ir fazių sudėtis sukepinimo metu turi didelę įtaką gaminio savybėms. Dėl griežtos grūdelių ribinės fazės sudėties kontrolės ir tinkamo terminio apdorojimo po Si3N4 keramikos sukepinimo, Si3N4 serijos keramikos medžiagos, kurių stiprumas labai nesumažės net esant 1300 laipsnių temperatūrai (iki 490 MPa ar daugiau). ) galima gauti, o atsparumas šliaužimui Denatūracija gali būti pagerinta trimis dydžiais. Jei Si3N4 keraminė medžiaga iš anksto oksiduojama aukštoje 1400---1500 laipsnių temperatūroje, ant keraminės medžiagos paviršiaus susidarys Si2N2O fazė, kuri gali žymiai pagerinti Si3N4 keramikos atsparumą oksidacijai ir atsparumą aukštai temperatūrai. . Si3N4 keramikos, pagamintos karšto presavimo sukepinimo būdu, mechaninės savybės yra pranašesnės už reakcijos sukepinimo Si3N4, pasižymi dideliu stiprumu ir dideliu tankiu. Tačiau gamybos sąnaudos yra didelės, o sukepinimo įranga yra sudėtinga. Dėl didelio sukepinto korpuso susitraukimo gaminio matmenų tikslumas tam tikru mastu yra apribotas. Sunku gaminti sudėtingas dalis. Galima gaminti tik paprastų formų dalis, o ruošinio apdirbimas taip pat yra sudėtingas.

(3) Atmosferos slėgio sukepinimo metodas (PLS)

Didinant sukepinimo azoto atmosferos slėgį, Si3N4 skilimo temperatūra padidėja (dažniausiai esant N2=1atm slėgiui, nuo 1800 °C iki suirimo), po normalaus slėgio sukepinimo temperatūros diapazone {{4 }} laipsnių C, o po to Oro slėgyje sukepinimas atliekamas 1800---2000 laipsnių temperatūros diapazone. Šio metodo tikslas – naudoti oro slėgį, kad būtų skatinamas Si3N4 keramikos tankinimas, taip pagerinant keramikos stiprumą. Gautų gaminių savybės yra šiek tiek žemesnės nei karštojo presavimo sukepinimo. Šio metodo trūkumai yra panašūs į karšto presavimo sukepinimą.

(4) Dujų slėgio sukepinimo metodas (GPS)

Pastaraisiais metais žmonės atliko daugybę oro slėgio sukepinimo tyrimų ir padarė didelę pažangą. Silicio nitrido sukepinimas dujų slėgiu atliekamas maždaug 2000 laipsnių temperatūroje, esant 1 ~ 10 MPa slėgiui. Didelis azoto slėgis slopina silicio nitrido pirolizę. Dėl sukepinimo aukštoje temperatūroje pakanka pridėti mažiau sukepinimo pagalbinių medžiagų, kad būtų skatinamas Si3N4 grūdelių augimas ir gaunama labai tvirta keramika, kurioje in situ auga ilgi stulpiniai grūdeliai, kurių tankis > 99 procentai. Todėl sukepinimas oro slėgiu gali būti naudojamas laboratorijoje. Gamyboje sulaukiama vis daugiau dėmesio. Dujų slėgiu sukepinta silicio nitrido keramika pasižymi dideliu tvirtumu, dideliu stiprumu ir dideliu atsparumu dilimui ir gali tiesiogiai pagaminti įvairias sudėtingas formas, artimas galutinei formai, o tai gali labai sumažinti gamybos sąnaudas ir perdirbimo išlaidas. O jo gamybos procesas artimas cementuoto karbido gamybos procesui, tinkamas masinei gamybai.

5. Tyrimo būklė

Si3N4 ir Sialono keraminiams sukepintiesiems kūnams numatytas superplastiškumo formavimo būdas, nesudarant kompozitinės medžiagos ir išlaikant vientisą būseną bei pagal šį procesą suformuotas sukepintas korpusas. Silicio nitrido ir Sialono sukepintas korpusas, kurio santykinis tankis didesnis kaip 95 proc., o linijinis tankis 50 μm dvimatiame sukepinto kūno skerspjūvyje nuo 120 iki 250; Suspaudimas sukelia plastinę deformaciją, kai deformacijos greitis yra mažesnis nei 10-1/sek. Susidaręs sukepintas korpusas pasižymi puikiomis mechaninėmis savybėmis, ypač esant normaliai temperatūrai.

Si3N4 keramika yra svarbi konstrukcinė medžiaga. Tai itin kieta medžiaga, pasižyminti tepimu ir atsparumu dilimui; jis nereaguoja su kitomis neorganinėmis rūgštimis, išskyrus vandenilio fluorido rūgštį, yra atsparus korozijai ir aukštai temperatūrai. Oksidacija. Ir jis gali atsispirti šalčio ir karščio smūgiams. Jis gali būti įkaitintas iki daugiau nei 1,000 laipsnio ore, o po greito aušinimo ir kaitinimo jis nesuges. Būtent dėl ​​puikių Si3N4 keramikos savybių žmonės dažnai ją naudoja gamindami guolius. , dujų turbinų mentės, mechaninio sandarinimo žiedai, nuolatinės formos ir kiti mechaniniai komponentai. Jei variklio komponentų kaitinimo paviršius pagamintas iš aukštai temperatūrai atsparios ir sunkiai šilumą perduodančios silicio nitrido keramikos, tai gali ne tik pagerinti dyzelinių variklių kokybę, taupyti degalus, bet ir pagerinti šiluminį efektyvumą. . Kinija, JAV, Japonija ir kitos šalys sukūrė šį dyzelinį variklį.

Procesas po sukepinimo

Apdorojimo įranga: įrengta CNC graviravimo mašina, becentris šlifavimas, vidinis ir išorinis cilindrinis šlifavimas, paviršiaus šlifavimas, CNC tekinimo staklių apdirbimo centras, vielos pjovimo, tekinimo, frezavimo, šlifavimo ir kita didelio tikslumo gamybos ir bandymo įranga.

Formos ir tikrinimo armatūra

1. Formos tarnavimo laikas: paprastai pusiau nuolatinis. (išskyrus prarastas putas).

2. Formos pristatymo laikas: 10-25 d., (pagal gaminio struktūrą ir gaminio dydį).

3. Įrankių ir formų priežiūra: Zhongwei yra atsakingas už tikslias dalis.

Kokybės kontrolė

1. Kokybės kontrolė: defektų lygis yra mažesnis nei 0,1 proc.

2. Mėginiai ir bandomasis paleidimas bus 100 procentų tikrinami gamybos metu ir prieš išsiuntimą, masinės gamybos mėginių patikrinimas pagal ISDO standartus arba klientų reikalavimus.

3. Bandymo įranga: apvalumo matavimo priemonė, trijų koordinačių matavimo priemonė, vaizdo koordinačių matavimo priemonė, šešiakampė trijų koordinačių matavimo priemonė, vaizdo matavimo priemonė, tankio matavimo priemonė, lygumo matavimo priemonė, mikro Vickers kietumo matuoklis.

Taikymas

Naudojant Si3N4 lengvą svorį ir standumą, jis gali būti naudojamas rutuliniams guoliams gaminti, kurie yra tikslesni nei metaliniai, generuoja mažiau šilumos ir gali veikti aukštesnėje temperatūroje ir korozinėje terpėje. Iš Si3N4 keramikos pagaminti garo purkštukai pasižymi atsparumu dilimui ir karščiui. Jie neturi akivaizdžių pažeidimų po kelių mėnesių naudojimo 650 laipsnių katile, o kiti karščiui ir korozijai atsparūs legiruotojo plieno purkštukai tomis pačiomis sąlygomis gali būti naudojami tik 1-2 mėnesius. .Si3N4 pakaitinimo žvakė, kurią bendrai sukūrė Šanchajaus silikato institutas, Kinijos mokslų akademija, Šanchajaus vidaus degimo variklių institutas, Elektros ir mechanikos inžinerijos ministerija ir Zhongwei Precision, išsprendžia sudėtingo šalto dyzelinių variklių užvedimo problemą ir tinka tiesioginiam naudojimui. įpurškimo arba netiesioginio įpurškimo dyzeliniai varikliai. Ši pakaitinimo žvakė yra pažangiausias ir idealiausias šiandien prieinamas dyzelinio variklio uždegimo įtaisas. Japonijos atominės energijos institutas ir „Mitsubishi Heavy Industries“ sėkmingai sukūrė naują neapdorotą siurblį su rotoriumi, sudarytu iš 11 Si3N4 keraminių sukamųjų plokščių siurblio korpuse. Kadangi siurblys naudoja Si3N4 keraminį rotorių su mažu šiluminio plėtimosi koeficientu ir tiksliu oro guoliu, jis gali veikti normaliai be tepimo ir aušinimo terpės. Jei šis siurblys derinamas su ultravakuuminiu siurbliu, pvz., turbomolekuliniu siurbliu, gali būti suformuota vakuuminė sistema, tinkama branduolių sintezės reaktoriams arba puslaidininkių apdorojimo įrangai.

Aukščiau pateikti tik keli Si3N4 keramikos kaip konstrukcinių medžiagų taikymo pavyzdžiai. Manoma, kad tobulėjant Si3N4 miltelių gamybos, formavimo, sukepinimo ir apdirbimo technologijoms, jos našumas ir patikimumas ir toliau gerės, o silicio nitrido keramika bus naudojama plačiau. Dėl Si3N4 žaliavų grynumo gerinimo, sparčios Si3N4 miltelinio liejimo technologijos ir sukepinimo technologijos plėtros bei nuolat plečiantis taikymo sritis, Si3N4 užima vis svarbesnę vietą pramonėje kaip inžinerinė konstrukcinė keramika. Si3N4 keramika pasižymi puikiomis visapusiškomis savybėmis ir gausiais ištekliais ir yra ideali aukštos temperatūros konstrukcinė medžiaga, turinti plačias taikymo sritis ir rinkas, o visos pasaulio šalys konkuruoja dėl mokslinių tyrimų ir plėtros. Keraminės medžiagos pasižymi atsparumu dilimui, korozijai, aukštai temperatūrai, atsparumu oksidacijai, atsparumui šiluminiam smūgiui ir mažam savitajam sunkiui, kurias sunku palyginti su įprastomis metalinėmis medžiagomis. Silicio nitrido keraminės dalys gali atlaikyti atšiaurią darbo aplinką, kurios metalinės ar polimerinės medžiagos nepajėgios, o silicio nitrido keramikos dalys turi plačias taikymo perspektyvas. Po metalinių medžiagų ir polimerinių medžiagų ji tapo pagrindine medžiaga, remiančia ramsčių pramonę XXI amžiuje, ir tapo viena aktyviausių tyrimų sričių. Šiandien viso pasaulio šalys teikia didelę reikšmę jos tyrimams ir plėtrai. Kaip svarbus aukštos temperatūros struktūrinės keramikos šeimos narys Pirmoji Si3N4 keramika pasižymi puikiomis mechaninėmis savybėmis, šiluminėmis savybėmis ir cheminiu stabilumu nei kita aukštatemperatūrinė struktūrinė keramika, tokia kaip oksidinė keramika ir karbido keramika. Todėl jos laikomos perspektyviausiomis aukštos temperatūros konstrukcinės keramikos medžiagomis.