Silikoonnitriidi keraamilised osad

Räninitriidkeraamika on anorgaanilisest materjalist keraamika, mis ei tõmbu kokku paagutamisel. Räninitriid on väga tugev, eriti kuumpressitud räninitriid, mis on üks kõvemaid aineid maailmas. Räninitriidkeraamilistel osadel on kõrge tugevus, madal tihedus ja kõrge temperatuuritaluvus.

Si3N4 keraamika on kovalentse sideme ühend, põhistruktuuriüksus on [SiN4] tetraeedr, räni aatom asub tetraeedri keskel ja selle ümber on neli lämmastikuaatomit, mis asuvad tetraeedri neljas tipus, ja seejärel iga kolme järel Iga tetraeeder jagab aatomi kuju, moodustades pideva ja kindla võrgustiku struktuuri kolmemõõtmelises ruumis.

Zhongwei Precision on pühendunud kodumaistele ja välismaistele klientidele kõrge tugevuse, kõrge sitkuse, kulumiskindluse, korrosioonikindluse ja kõrge temperatuurikindlusega täiustatud keraamika pakkumisele. See on kõrgtehnoloogiline ettevõte, mis integreerib täppiskeraamika valdkonnas tööstuslike täppiskeraamikatoodete uurimis- ja arendustegevust, tootmist ja müüki. Erinevate kaasaegsete ülitäpsete seadmetega on see iseseisvalt teostanud kogu keraamiliste osade tootmisprotsessi alates keraamilise pulbri valmistamisest, rohelise keha vormimisest, kõrgel temperatuuril paagutamisest kuni keraamilise materjali viimistluseni.

Toode Deskriipsu

1. Rakendusstandardid: ettevõte rakendab rangelt ISO9001 sertifikaati ja tooted on läbinud ROHSi, FDA EL-i sertifikaadi jne.

2. Toote materjalistandardid: ISO, GB, ASTM, SAE, EN, DIN, BS, AMS, JIS, ASME, DMS, TOCT, GB

3. Põhiprotsessid: vuukimine, survevalu, lindivalu, isostaatiline pressimine, 3D-printimine

4. Keraamika jaoks saadaolevad materjalid:

See toodab peamiselt valmis keraamilisi vardaid, keraamilisi torusid, keraamilisi rõngaid, keraamilisi plaate, keraamilisi iminappe, keraamilisi lõiketerasid ja muid erikujulisi keraamilisi konstruktsioone. Peamised keraamilised materjalid on alumiiniumoksiid, tsirkooniumoksiid, ränikarbiid, räninitriid ja alumiiniumnitriidkeraamika. Kõrge temperatuuritaluvus, kulumiskindlus, korrosioonikindlus, happe- ja leelisekindlus, antimagnetiline, rõhukindlus. Ja 3D printimine jne on kohandatud vastavalt kliendi nõudmistele.

Kombineeritud toru, selle kõrge kulumiskindlus talub tõhusalt materjali kulumist ja lööke.

Toote valmistamisviis ja hetkeolukord

1. Põhiomadused

Paljud räninitriidi omadused tulenevad sellest struktuurist. Puhas Si3N4 on 3119, millel on kaks ja kristallstruktuuri, mis mõlemad on kuusnurksed. Selle lagunemistemperatuur on 1800 kraadi õhus ja 1850 kraadi 011 MPa lämmastikus. Si3N4-l on madal soojuspaisumise koefitsient ja kõrge soojusjuhtivus, seega on sellel suurepärane soojuslöögikindlus. Kuumpressitud paagutatud räninitriid ei purune isegi siis, kui seda kuumutada 1000 kraadini ja panna külma vette. Mitte liiga kõrgel temperatuuril on Si3N4-l kõrge tugevus ja löögikindlus, kuid see kahjustub kasutusaja pikenemisega üle 1200 kraadi, vähendades selle tugevust ja see on altid väsimuskahjustustele üle 1450 kraadi, nii et Si3N4 töötemperatuur üldjuhul ei ületa 1300 kraadi. Si3N4 madala teoreetilise tiheduse tõttu on see palju kergem kui teras ja tehniline superleegteras. Seetõttu on nendes kohtades, kus on vaja suure tugevuse, madala tihedusega, kõrge temperatuuritaluvusega ja muude omadustega materjale, kasutada legeerterase asendamiseks räninitriidkeraamilisi osi. See on enam kui asjakohane.

2. Materjali omadused

Suurepärase kõrge temperatuuriga insenerimaterjalina võib Si3N4 keraamiline materjal olla kõrge temperatuuriga valdkonnas kõige kasulikum. Si3N4 edasine arendussuund on: (1) anda Si3N4 enda suurepäraste omaduste täielik mängimine ja kasutamine; (2) Si3N4 pulbri paagutamisel välja töötada mõned uued räbustid ning uurida ja kontrollida olemasolevate räbustide parimaid komponente; (3) jahvatamise, vormimise ja paagutamise protsessi parandamine; ⑷ töötada välja Si3N4 ja SiC ning muude materjalide komposiit, et toota rohkem suure jõudlusega komposiitmaterjale. Si3N4 keraamika kasutamine automootorites on loonud uue olukorra uute kõrge temperatuuriga konstruktsioonimaterjalide väljatöötamiseks. Autotööstus ise on multidistsiplinaarne tööstusharu, mis ühendab endas erinevate tehnoloogiate kulminatsiooni. Hiina on pika ajalooga iidne tsivilisatsioon, mis on teinud keraamika arengu ajaloos hiilgavaid saavutusi. Reformi- ja avanemisprotsessiga saab ühel päeval ka Hiina. See on kindlasti maailma autotööstuse suuremate riikide seas ja loob keraamikatööstuse arengule suuremat au.

See on äärmiselt vastupidav kõrgele temperatuurile ja selle tugevust saab hoida kõrgel temperatuuril 1200 kraadi, ilma et see väheneks. See ei sula pärast kuumutamist sulaks ega lagune enne 1900 kraadi. Ja seebikivi lahus, mille sisaldus on alla 30 protsendi, võib see vastu pidada ka paljude orgaaniliste hapete korrosioonile; samal ajal on see suure jõudlusega elektriisolatsioonimaterjal.

3. Protsessi meetod

See on valmistatud toormaterjalina ränipulbrist, mis esmalt vormitakse tavapärasel vormimismeetodil soovitud kuju ja eelnitrideerimine viiakse läbi lämmastikus kõrgel temperatuuril 1200 kraadi C, nii et osa ränipulbrist reageerib. lämmastikuga rännitriidi moodustamiseks. Kogu kehal on juba teatud jõud. Seejärel viiakse teine ​​nitrideerimine läbi kõrge temperatuuriga ahjus temperatuuril 1350-1450 kraadi, et reageerida räninitriidiks. Räninitriidi teoreetilise tihedusega 99 protsenti saab saada kuumpressimise paagutamisel.

4. Valmistamisviis

Räninitriidkeraamiliste detailide valmistamise tehnoloogia on viimastel aastatel kiiresti arenenud. Valmistamistehnoloogia keskendub peamiselt reaktsioonipaagutamismeetodile, kuumpressimise paagutamismeetodile, atmosfäärirõhul paagutamise meetodile, õhurõhuga paagutamismeetodile ja muudele tüüpidele. Erinevate valmistamisprotsesside tõttu on erinevat tüüpi räninitriidkeraamikatel erinevad mikrostruktuurid (nagu poorsus ja pooride morfoloogia, terade morfoloogia, teradevaheline morfoloogia ja teradevaheline teise faasi sisaldus jne). Seetõttu on jõudlus väga erinev. Suurepärase jõudlusega Si3N4 keraamiliste materjalide saamiseks tuleks esmalt valmistada kvaliteetne Si3N4 pulber. Erinevate meetoditega valmistatud Si3N4 pulbri kvaliteet ei ole täpselt sama, mis toob kaasa erinevused selle kasutamises ning paljude keraamiliste materjalide rakenduste ebaõnnestumise põhjuseks on sageli Kuna arendajad ei mõista erinevate keraamiliste pulbrite erinevusi, on neil ebapiisav nende omaduste mõistmine. Üldiselt peaks kvaliteetsel Si3N4 pulbril olema kõrge faasisisaldus, ühtlane koostis, vähe lisandeid ja ühtlane jaotus keraamikas, väike osakeste suurus ja kitsas osakeste suuruse jaotus ning hea dispergeeritavus. Hea Si3N4 pulbri faas peaks moodustama vähemalt 90 protsenti, sest Si3N4 paagutamisprotsessi käigus muutub osa faasist faasiks ja faasisisaldus ei ole piisav, mis vähendab keraamilise materjali tugevust. .

(1) Reaktsioonipaagutamise meetod (RS)

Kasutatakse üldist vormimismeetodit. Esmalt pressitakse ränipulber soovitud kujuga roheliseks kehaks ja seejärel asetatakse nitridimisahju eelnitridimiseks (osaliseks nitreerimiseks) paagutamiseks. Eelnitreerimisel olev haljaskeha on teatud tugevusega ja seda saab Teostada erinevaid mehaanilisi töötlusi (nt treimine, hööveldamine, freesimine, puurimine). Lõpuks temperatuuril, mis on kõrgem kui räni sulamistemperatuur; haljaskeha uuesti täielikult nitriditakse ja paagutatakse, et saada vähese mõõtmete muutusega tooteid (st pärast toorkeha paagutamist on kokkutõmbumismäär väga väike, lineaarne kokkutõmbumismäär on < 011="" protsenti).="" toodet="" saab="" kasutada="" lihvimata.="" reaktsioonipaagutamise="" meetod="" sobib="" keeruka="" kuju="" ja="" täpsete="" mõõtmetega="" detailide="" valmistamiseks="" ning="" ka="" maksumus="" on="" madal,="" kuid="" nitridimisaeg="" on="" väga="">

(2) Kuumpressi paagutamine (HPS)

Si3N4 pulber ja väike kogus lisandeid (nagu MgO, Al2O3, MgF2, Fe2O3 jne) kuumpressitakse ja paagutatakse rõhul üle 1916 MPa ja temperatuuril üle 1600 kraadi. Kuumpressitud paagutatud Si3N4 keraamika, mida kasutavad mõned Ühendkuningriigi ja Ameerika Ühendriikide ettevõtted, on tugevusega kuni 981 MPa või rohkem. Lisandid ja faasi koostis paagutamise ajal mõjutavad toote omadusi suurel määral. Tänu teravilja piirfaasi koostise rangele kontrollile ja korralikule kuumtöötlemisele pärast Si3N4 keraamika paagutamist on Si3N4 seeria keraamilised materjalid, mille tugevus ei vähene oluliselt isegi siis, kui temperatuur on nii kõrge kui 1300 kraadi (kuni 490 MPa või rohkem). ) on võimalik saada ja roomamiskindlust Denaturatsiooni saab parandada kolme suurusjärgu võrra. Kui Si3N4 keraamilist materjali eeloksüdeeritakse kõrgel temperatuuril 1400---1500 kraadi, moodustub keraamilise materjali pinnale Si2N2O faas, mis võib oluliselt parandada Si3N4 keraamika oksüdatsioonikindlust ja tugevust kõrgel temperatuuril. . Kuumpressimisega paagutamisel toodetud Si3N4 keraamika mehaanilised omadused on paremad kui reaktsioonipaagutamise Si3N4 omad, suure tugevuse ja suure tihedusega. Tootmiskulud on aga kõrged ja paagutamisseadmed keerukad. Paagutatud korpuse suure kokkutõmbumise tõttu on toote mõõtmete täpsus teatud piirini piiratud. Keerulisi osi on keeruline valmistada. Valmistada saab ainult lihtsa kujuga detaile, samuti on tooriku töötlemine keeruline.

(3) Atmosfäärirõhul paagutamise meetod (PLS)

Seoses paagutava lämmastiku atmosfääri rõhu tõstmisega suureneb Si3N4 lagunemistemperatuur (tavaliselt N2=1atm rõhu all, 1800 kraadilt C kuni lagunemiseni) pärast normaalrõhuga paagutamist temperatuurivahemikus {{4 }} kraadi C ja seejärel õhurõhul toimub paagutamine temperatuurivahemikus 1800---2000 kraadi . Selle meetodi eesmärk on kasutada õhurõhku, et soodustada Si3N4 keraamika tihenemist, parandades seeläbi keraamika tugevust. Saadud toodete omadused on veidi madalamad kui kuumpressimisel paagutamisel. Selle meetodi puudused on sarnased kuumpressimisega paagutamisega.

(4) Gaasi rõhu all paagutamise meetod (GPS)

Viimastel aastatel on inimesed õhurõhuga paagutamist palju uurinud ja saavutanud suuri edusamme. Räninitriidi gaasisurvega paagutamine viiakse läbi temperatuuril umbes 2000 kraadi rõhul 1–10 MPa. Kõrge lämmastiku rõhk pärsib räninitriidi pürolüüsi. Tänu kõrgel temperatuuril paagutamise kasutamisele piisab vähemate paagutamise abiainete lisamisest, et soodustada Si3N4 terade kasvu ja saada kõrge sitke keraamika, millel on in situ kasvavad pikad sammaskujulised terad tihedusega > 99 protsenti. Seetõttu saab õhurõhuga paagutamist kasutada laboris. Tootmises on sellele järjest rohkem tähelepanu pööratud. Gaasurõhuga paagutatud räninitriidkeraamika on suure sitkuse, suure tugevuse ja hea kulumiskindlusega ning võib otseselt toota erinevaid keerulisi kujundeid, mis on lähedal lõplikule kujule, mis võib oluliselt vähendada tootmiskulusid ja töötlemiskulusid. Ja selle tootmisprotsess on lähedane tsementeeritud karbiidi tootmisprotsessile, sobib masstootmiseks.

5. Uurimistöö staatus

Si3N4 ja Sialoni keraamiliste paagutatud kehade jaoks on ette nähtud üliplastsuse vormimise protsess ilma komposiitmaterjali moodustamata ja ühtse oleku säilitamiseks ning vastavalt protsessile moodustatud paagutatud keha. Räninitriidist ja Sialoonist paagutatud keha, mille suhteline tihedus on üle 95 protsendi ja joontihedus 50 μm paagutatud keha kahemõõtmelises ristlõikes vahemikus 120–250; Kokkusurumine põhjustab plastilise deformatsiooni, mille deformatsioonikiirus on väiksem kui 10-1/s. Moodustunud paagutatud kehal on suurepärased mehaanilised omadused, eriti normaalsel temperatuuril.

Si3N4 keraamika on oluline ehitusmaterjal. See on ülikõva aine, millel on määrde- ja kulumiskindlus; see ei reageeri teiste anorgaaniliste hapetega, välja arvatud vesinikfluoriidhape, ning sellel on tugev korrosiooni- ja kõrge temperatuurikindlus. Oksüdatsioon. Ja see talub külma ja kuumuse šokki. Seda saab kuumutada õhus rohkem kui 1,000 kraadini ja see ei purune pärast kiiret jahutamist ja kiiret kuumutamist. Just Si3N4 keraamika suurepäraste omaduste tõttu kasutavad inimesed seda sageli laagrite valmistamiseks. , gaasiturbiini labad, mehaanilised tihendirõngad, püsivormid ja muud mehaanilised komponendid. Kui mootoriosade küttepind on valmistatud räninitriidkeraamikast, mis on vastupidav kõrgele temperatuurile ja raskesti soojust ülekantav, ei saa see mitte ainult parandada diiselmootorite kvaliteeti, säästa kütust, vaid ka parandada soojuslikku efektiivsust. . Hiina, USA, Jaapan ja teised riigid on selle diiselmootori välja töötanud.

Protsess pärast paagutamist

Töötlemisseadmed: varustatud CNC-graveerimismasina, tsentriteta lihvimise, sisemise ja välise silindrilise lihvimise, pinnalihvimise, CNC-treipingi töötlemiskeskuse, traadi lõikamise, treimise, freesimise, lihvimise ja muude ülitäpsete tootmis- ja testimisseadmetega.

Vormid ja ülevaatusseadmed

1. Vormi kasutusiga: tavaliselt poolpüsiv. (va kadunud vaht).

2. Vormi tarneaeg: 10-25 päeva (vastavalt toote struktuurile ja toote suurusele).

3. Tööriistade ja hallituse hooldus: Zhongwei vastutab täppisosade eest.

Kvaliteedi kontroll

1. Kvaliteedikontroll: defektide määr on väiksem kui 0,1 protsenti .

2. Proove ja proovikäivitust kontrollitakse 100 protsenti tootmise ajal ja enne saatmist, proovide kontroll masstootmise jaoks vastavalt ISDO standarditele või kliendi nõuetele.

3. Testimisseadmed: ümaruse mõõteriist, kolme koordinaadi mõõteriist, kujutise koordinaadi mõõteriist, kuusnurkne kolme koordinaadi mõõteriist, kujutise mõõteriist, tiheduse mõõteriist, sileduse mõõteriist, mikro-Vickersi kõvaduse tester.

Rakendus

Kasutades ära Si3N4 kerget kaalu ja jäikust, saab seda kasutada kuullaagrite tootmiseks, mis on metalllaagritest suurema täpsusega, toodavad vähem soojust ning võivad töötada kõrgematel temperatuuridel ja söövitava keskkonnaga. Si3N4 keraamikast valmistatud auruotsikutel on kulumis- ja kuumakindluse omadused. Pärast mitmekuulist kasutamist 650-kraadises boileris pole neil ilmseid kahjustusi, samas kui muid kuuma- ja korrosioonikindlaid legeerterasest otsikuid saab samadel tingimustel kasutada ainult 1-2 kuud. .Si3N4 hõõgküünal, mille on ühiselt välja töötanud Shanghai Silikaadi Instituut, Hiina Teaduste Akadeemia, Shanghai Sisepõlemismootorite Instituut, Elektri- ja Mehaanikatehnika Ministeerium ja Zhongwei Precision, lahendab diiselmootorite raske külmkäivituse probleemi ja sobib otseseks kasutamiseks. sissepritse- või mitteotsesissepritse diiselmootorid. See hõõgküünal on tänapäeval kõige arenenum ja ideaalsem diiselmootori süüteseade. Jaapani aatomienergia instituut ja Mitsubishi Heavy Industries töötasid edukalt välja uue toorpumba, mille rootor koosneb pumba korpuses 11 Si3N4 keraamilisest pöördalusest. Kuna pump kasutab väikese soojuspaisumisteguriga ja täpse õhulaagriga Si3N4 keraamilist rootorit, töötab see normaalselt ilma määrimise ja jahutusaineta. Kui see pump on kombineeritud ultravaakumpumbaga, näiteks turbomolekulaarpumbaga, saab moodustada vaakumsüsteemi, mis sobib termotuumasünteesi reaktorite või pooljuhtide töötlemisseadmete jaoks.

Ülaltoodud on vaid mõned näited Si3N4 keraamika kui konstruktsioonimaterjalide kasutamisest. Arvatakse, et Si3N4 pulbri tootmise, vormimise, paagutamise ja töötlemise tehnoloogia täiustamisega paranevad selle jõudlus ja töökindlus jätkuvalt ning räninitriidkeraamikat hakatakse laialdasemalt kasutama. Tänu Si3N4 tooraine puhtuse paranemisele, Si3N4 pulbervormimistehnoloogia ja paagutamistehnoloogia kiirele arengule ning kasutusvaldkondade pidevale laienemisele on Si3N4 võtmas tööstuses insener-konstruktsioonikeraamikuna üha olulisemat positsiooni. Si3N4 keraamikal on suurepärased terviklikud omadused ja rikkalikud ressursid ning see on ideaalne kõrgtemperatuuriline konstruktsioonimaterjal, millel on lai kasutusvaldkonnad ja turud ning kõik maailma riigid konkureerivad teadus- ja arendustegevuse nimel. Keraamilistel materjalidel on kulumiskindlus, korrosioonikindlus, kõrge temperatuurikindlus, oksüdatsioonikindlus, soojuslöögikindlus ja madal erikaal, mida on raske võrrelda tavaliste metallmaterjalidega. Räninitriidkeraamilised osad taluvad karmi töökeskkonda, milleks metall- või polümeermaterjalid ei ole võimelised, ning räninitriidkeraamilistel osadel on laialdased kasutusvõimalused. Metallmaterjalide ja polümeermaterjalide järel on sellest saanud 21. sajandi sammastööstust toetav põhimaterjal ning sellest on saanud üks aktiivsemaid uurimisvaldkondi. Tänapäeval omistavad riigid üle maailma selle teadus- ja arendustegevusele suurt tähtsust. Kõrgtemperatuurse struktuurkeraamika perekonna olulise liikmena Esimesel Si3N4 keraamikal on suurepärasemad mehaanilised omadused, termilised omadused ja keemiline stabiilsus kui teistel kõrgtemperatuurilistel struktuurkeraamikal, nagu oksiidkeraamika ja karbiidkeraamika. Seetõttu peetakse neid kõige lootustandvamateks materjalideks kõrgtemperatuurilises struktuurkeraamikas.