Silikon Nitrür Seramik Parçalar

Silisyum nitrür seramik, sinterleme sırasında büzülmeyen inorganik bir malzeme seramiktir. Silisyum nitrür çok güçlüdür, özellikle dünyanın en sert maddelerinden biri olan sıcak preslenmiş silisyum nitrür. Silisyum nitrür seramik parçalar yüksek mukavemet, düşük yoğunluk ve yüksek sıcaklık dayanımı özelliklerine sahiptir.

Si3N4 seramik bir kovalent bağ bileşiğidir, temel yapı birimi [SiN4] tetrahedrondur, silikon atomu tetrahedronun merkezinde bulunur ve çevresinde tetrahedronun dört köşesinde yer alan dört nitrojen atomu vardır, ve sonra her üç Her tetrahedron, üç boyutlu uzayda sürekli ve katı bir ağ yapısı oluşturan bir atom formunu paylaşır.

Zhongwei Precision, yerli ve yabancı müşterilere yüksek mukavemet, yüksek tokluk, aşınma direnci, korozyon direnci ve yüksek sıcaklık direncine sahip gelişmiş seramikler sağlamayı taahhüt eder. Hassas seramik alanında endüstriyel hassas gelişmiş seramik ürünlerin Ar-Ge, üretim ve satışını entegre eden yüksek teknoloji ürünü bir kuruluştur. Çeşitli modern yüksek hassasiyetli ekipmanlarla, seramik tozu hazırlama, yeşil gövde kalıplama, yüksek sıcaklıkta sinterlemeden seramik malzeme bitirmeye kadar seramik parçaların tüm üretim sürecinin tamamlanmasını bağımsız olarak gerçekleştirmiştir.

Ürün Tasarımıbetimleme

1. Uygulama standartları: şirket kesinlikle ISO9001 sertifikasını uygular ve ürünler ROHS, FDA AB sertifikası vb.

2. Ürün malzeme standartları: ISO, GB, ASTM, SAE, EN, DIN, BS, AMS, JIS, ASME, DMS, TOCT, GB

3. Ana işlemler: enjeksiyon, enjeksiyon kalıplama, bant döküm, izostatik presleme, 3D baskı

4. Seramik için mevcut malzemeler:

Esas olarak bitmiş seramik çubuklar, seramik borular, seramik halkalar, seramik plakalar, seramik vantuzlar, seramik bıçaklar ve diğer özel şekilli seramik yapılar üretir. Ana seramik malzemeler alümina, zirkonya, silisyum karbür, silisyum nitrür ve alüminyum nitrür seramikleridir. Yüksek sıcaklık direnci, aşınma direnci, korozyon direnci, asit ve alkali direnci, anti-manyetik, basınç direnci. Ve 3D baskı vb. müşteri gereksinimlerine göre özelleştirilir.

Kombine boru, yüksek aşınma direnci, malzeme aşınmasına ve darbeye etkili bir şekilde direnir.

Ürünün hazırlanma yöntemi ve mevcut durumu

1. Temel özellikler

Silisyum nitrürün özelliklerinin çoğu bu yapıdan kaynaklanmaktadır. Saf Si3N4, her ikisi de altıgen olan ve iki kristal yapısına sahip 3119'dur. Bozunma sıcaklığı havada 1800 derece ve 011MPa azotta 1850 derecedir. Si3N4, düşük termal genleşme katsayısına ve yüksek termal iletkenliğe sahiptir, bu nedenle mükemmel termal şok direncine sahiptir. Sıcak preslenmiş sinterlenmiş silisyum nitrür 1000 dereceye kadar ısıtılıp soğuk suya konsa dahi kırılmaz. Çok yüksek olmayan sıcaklıklarda, Si3N4 yüksek mukavemet ve darbe direncine sahiptir, ancak 1200 derecenin üzerindeki kullanım süresinin artmasıyla hasar görür, gücünü azaltır ve 1450 derecenin üzerinde yorulma hasarına daha yatkındır, bu nedenle Si3N4 çalışma sıcaklığı genellikle 1300 dereceyi geçmez. Si3N4'ün düşük teorik yoğunluğu nedeniyle, çelikten ve mühendislik süper alaşımlı çelikten çok daha hafiftir. Bu nedenle, yüksek mukavemetli, düşük yoğunluklu, yüksek sıcaklık dayanımı ve diğer özelliklere sahip malzemeler gerektiren yerlerde, alaşımlı çeliğin yerini almak için Silikon nitrür seramik parçaları kullanmak başka bir zamandır. Fazlasıyla uygun.

2. Malzeme özellikleri

Mükemmel bir yüksek sıcaklık mühendislik malzemesi olarak Si3N4 seramik malzeme, yüksek sıcaklık alanındaki uygulamasında en büyük avantajı oynayabilir. Si3N4'ün gelecekteki gelişim yönü şudur: (1) Si3N4'ün mükemmel özelliklerini tam olarak kullanmak ve kullanmak; (2) Si3N4 tozu sinterlendiğinde bazı yeni fluxlar geliştirmek ve mevcut fluxların en iyi bileşenlerini araştırmak ve kontrol etmek; (3) öğütme, biçimlendirme ve sinterleme sürecini iyileştirmek; ⑷ daha yüksek performanslı kompozit malzemeler üretmek için Si3N4 ve SiC ve diğer malzemelerin kompozitini geliştirmek. Si3N4 seramiklerinin otomobil motorlarında uygulanması, yeni yüksek sıcaklık yapısal malzemelerin geliştirilmesi için yeni bir durum yarattı. Otomobil endüstrisinin kendisi, çeşitli teknolojilerin doruk noktasını birleştiren çok disiplinli bir endüstridir. Çin, uzun bir geçmişi olan eski bir uygarlıktır ve seramik gelişimi tarihinde parlak başarılar elde etmiştir. Reform ve dışa açılma süreciyle, bir gün Çin de dünya otomobil endüstrisinde en büyük ülkeler arasında yer alacak ve seramik endüstrisinin gelişimi için daha büyük zaferler yaratacaktır.

Yüksek sıcaklığa son derece dayanıklıdır ve mukavemeti 1200 derecelik yüksek bir sıcaklıkta azalmadan muhafaza edilebilir. Isıtıldıktan sonra eriyip erimez ve 1900 dereceye kadar bozulmaz. Ve yüzde 30'un altındaki kostik soda çözeltisi, birçok organik asidin korozyonuna da direnebilir; aynı zamanda yüksek performanslı bir elektriksel yalıtım malzemesidir.

3. İşlem yöntemi

İlk olarak normal kalıplama yöntemiyle istenen şekle getirilen hammadde olarak silikon tozundan yapılır ve silikon tozunun bir kısmının reaksiyona girmesi için nitrojen içinde 1200 derece C'lik yüksek bir sıcaklıkta ön nitrürleme yapılır. nitrojen ile silisyum nitrür oluşturur. Tüm vücudun zaten belli bir gücü var. Daha sonra ikinci nitrürleme, silisyum nitrür ile reaksiyona girmek için 1350 derece ~ 1450 derecelik yüksek sıcaklıklı bir fırında gerçekleştirilir. Teorik yoğunluğu yüzde 99 olan silikon nitrür, sıcak pres sinterleme ile elde edilebilir.

4. Hazırlama yöntemi

Silisyum nitrür seramik parçaların hazırlama teknolojisi son birkaç yılda hızla gelişmiştir. Hazırlama teknolojisi esas olarak reaksiyon sinterleme yöntemine, sıcak presleme sinterleme yöntemine, atmosferik basınçlı sinterleme yöntemine, hava basıncı sinterleme yöntemine ve diğer türlere odaklanır. Farklı hazırlama süreçleri nedeniyle, çeşitli silikon nitrür Seramik türleri farklı mikro yapılara sahiptir (gözeneklilik ve gözenek morfolojisi, tane morfolojisi, taneler arası morfoloji ve taneler arası ikinci faz içeriği vb.). Bu nedenle, performans büyük ölçüde değişir. Mükemmel performansa sahip Si3N4 seramik malzemeleri elde etmek için öncelikle yüksek kaliteli Si3N4 tozu hazırlanmalıdır. Farklı yöntemlerle hazırlanan Si3N4 tozunun kalitesi tam olarak aynı değildir, bu da kullanımında farklılıklara yol açar ve birçok seramik malzeme uygulamasının başarısızlığı genellikle buna atfedilir. özelliklerinin anlaşılması. Genel olarak konuşursak, yüksek kaliteli Si3N4 tozu, yüksek faz içeriği, düzgün bileşim, az sayıda safsızlık ve seramikte düzgün dağılım, küçük parçacık boyutu ve dar parçacık boyutu dağılımı ve iyi dağılabilirlik özelliklerine sahip olmalıdır. İyi bir Si3N4 tozundaki faz en az yüzde 90 olmalıdır, çünkü Si3N4'ün sinterleme işlemi sırasında fazın bir kısmı faza dönüşecektir ve seramik malzemenin mukavemetini azaltacak yeterli faz içeriği yoktur. .

(1) Reaksiyon sinterleme yöntemi (RS)

Genel kalıplama yöntemi benimsenmiştir. İlk olarak, silikon tozu istenen şekle sahip yeşil bir gövdeye preslenir ve daha sonra ön nitrürleme (kısmi nitrürleme) sinterleme için bir nitrürleme fırınına yerleştirilir. Ön nitrürleme yeşil gövde belirli bir güce sahiptir ve çeşitli mekanik işlemleri (tornalama, planyalama, frezeleme, delme gibi) gerçekleştirebilir. Son olarak, silikonun erime noktasının üzerindeki bir sıcaklıkta; yeşil gövde tekrar tamamen nitrürlenir ve çok az boyut değişikliği olan ürünler elde etmek için sinterlenir (yani, yeşil gövde sinterlemesinden sonra, Büzülme oranı çok küçüktür, doğrusal büzülme oranı < yüzde="" 011'dir).="" ürün="" öğütmeden="" kullanılabilir.="" reaksiyon="" sinterleme="" yöntemi,="" karmaşık="" şekillere="" ve="" hassas="" boyutlara="" sahip="" parçaların="" üretimi="" için="" uygundur="" ve="" maliyeti="" de="" düşüktür,="" ancak="" nitrürleme="" süresi="" çok="">

(2) Sıcak Pres Sinterleme (HPS)

Si3N4 tozu ve az miktarda katkı maddesi (MgO, Al2O3, MgF2, Fe2O3 vb. gibi) sıcak preslenir ve 1916 MPa'nın üzerindeki bir basınçta ve 1600 derecenin üzerindeki bir sıcaklıkta sinterlenir. Birleşik Krallık ve Amerika Birleşik Devletleri'ndeki bazı şirketler tarafından kullanılan sıcak preslenmiş sinterlenmiş Si3N4 seramikleri, 981MPa veya daha yüksek bir güce sahiptir. Sinterleme sırasındaki katkı maddeleri ve faz bileşimi, ürün özellikleri üzerinde büyük etkiye sahiptir. Si3N4 seramiklerinin sinterlenmesinden sonra tane sınırı fazının bileşiminin sıkı kontrolü ve uygun ısıl işlem nedeniyle, sıcaklık 1300 dereceye (490 MPa veya daha fazla) kadar yüksek olduğunda bile mukavemeti önemli ölçüde azalmayacak olan Si3N4 serisi seramik malzemeler ) elde edilebilir ve sürünme direnci Denatürasyon, üç büyüklük sırası ile iyileştirilebilir. Si3N4 seramik malzeme 1400---1500 derecelik yüksek bir sıcaklıkta önceden oksitlenirse, seramik malzemenin yüzeyinde Si2N2O fazı oluşacaktır, bu da Si3N4 seramiğinin oksidasyon direncini ve yüksek sıcaklık dayanımını önemli ölçüde artırabilir. . Sıcak pres sinterleme ile üretilen Si3N4 seramiklerinin mekanik özellikleri, yüksek mukavemet ve yüksek yoğunluk ile reaksiyon sinterleme Si3N4'ünkinden üstündür. Ancak üretim maliyeti yüksektir ve sinterleme ekipmanı karmaşıktır. Sinterlenmiş gövdenin büyük ölçüde büzülmesi nedeniyle, ürünün boyutsal doğruluğu belirli bir ölçüde sınırlıdır. Karmaşık parçalar üretmek zordur. Sadece basit şekilli parçalar üretilebilir ve iş parçasının işlenmesi de zordur.

(3) Atmosferik basınçlı sinterleme yöntemi (PLS)

Sinterleme nitrojen atmosferinin basıncını arttırmak açısından, {{4 sıcaklık aralığında normal basınç sinterlemesinden sonra, Si3N4 ayrışma sıcaklığının kullanımı (genellikle N2=1atm basıncı altında, 1800 derece C'den ayrışmaya kadar) artar. }} derece C ve ardından Hava basıncında sinterleme 1800---2000 derece sıcaklık aralığında gerçekleştirilir. Bu yöntemin amacı, Si3N4 seramiklerinin yoğunlaşmasını teşvik etmek için hava basıncını kullanmak, böylece seramiklerin mukavemetini arttırmaktır. Elde edilen ürünlerin özellikleri, sıcak pres sinterlemeye göre biraz daha düşüktür. Bu yöntemin dezavantajları, sıcak pres sinterlemeye benzer.

(4) Gaz basıncı sinterleme yöntemi (GPS)

Son yıllarda, insanlar hava basınçlı sinterleme konusunda çok sayıda araştırma yaptılar ve büyük ilerleme kaydettiler. Silisyum nitrürün gaz basıncı sinterlemesi, 1 ~ 10MPa basınç altında yaklaşık 2000 derecelik bir sıcaklıkta gerçekleştirilir. Yüksek nitrojen basıncı, silikon nitrürün pirolizini bastırır. Yüksek sıcaklıkta sinterlemenin kullanılması nedeniyle, daha az sinterleme yardımcılarının eklenmesi, Si3N4 tanelerinin büyümesini teşvik etmek ve yoğunluğu > yüzde 99 olan uzun sütunlu tanelerin yerinde büyümesiyle yüksek tokluklu seramikler elde etmek için yeterlidir. Bu nedenle hava basınçlı sinterleme laboratuvarda kullanılabilir. Üretimde giderek daha fazla ilgi görmektedir. Gaz basıncı sinterlenmiş silikon nitrür seramikler yüksek tokluğa, yüksek mukavemete ve iyi aşınma direncine sahiptir ve doğrudan son şekle yakın çeşitli karmaşık şekiller üretebilir, bu da üretim maliyetini ve işleme maliyetini büyük ölçüde azaltabilir. Ve üretim süreci, seri üretime uygun, semente karbür üretim sürecine yakındır.

5. Araştırma durumu

Si3N4 ve Sialon seramik sinterlenmiş gövdeler için kompozit malzeme oluşturmadan süperplastisite ile şekillendirme ve tek bir durumu muhafaza etme işlemi sağlanmış ve bu işleme göre oluşturulmuş sinterlenmiş gövde sağlanmıştır. 120 ila 250 aralığında sinterlenmiş gövdenin iki boyutlu enine kesitinde yüzde 95'ten fazla nispi yoğunluğa ve 50 μm doğrusal yoğunluğa sahip silikon nitrür ve Sialon sinterlenmiş gövde; Sıkıştırma, plastik deformasyonun 10-1/sn'den daha düşük gerinim hızlarında gerçekleşmesine neden olur. Oluşturulan sinterlenmiş gövde, özellikle normal sıcaklıkta mükemmel mekanik özelliklere sahiptir.

Si3N4 seramik önemli bir yapısal malzemedir. Kayganlık ve aşınma direncine sahip süper sert bir maddedir; hidroflorik asit dışında diğer inorganik asitlerle reaksiyona girmez, güçlü korozyon direncine ve yüksek sıcaklık direncine sahiptir. Oksidasyon. Ve soğuğun ve sıcağın şokuna direnebilir. Havada 1,000 dereceden fazla ısıtılabilir ve hızlı soğutma ve hızlı ısıtmadan sonra kırılmaz. Si3N4 seramiklerinin mükemmel özelliklerinden dolayı insanlar bunu rulman yapmak için sıklıkla kullanırlar. , gaz türbini kanatları, mekanik salmastra halkaları, kalıcı kalıplar ve diğer mekanik bileşenler. Motor bileşenlerinin ısıtma yüzeyi, yüksek sıcaklığa dayanıklı ve ısıyı iletmesi zor olan silikon nitrür seramikten yapılırsa, dizel motorların kalitesini artırmak, yakıt tasarrufu sağlamakla kalmaz, aynı zamanda termal verimliliği de artırır. . Çin, Amerika Birleşik Devletleri, Japonya ve diğer ülkeler bu dizel motoru geliştirdi.

Sinterleme Sonrası İşlem

İşleme ekipmanı: CNC oyma makinesi, merkezsiz taşlama, iç ve dış silindirik taşlama, yüzey taşlama, CNC torna işleme merkezi, tel kesme, tornalama, frezeleme, taşlama ve diğer yüksek hassasiyetli üretim ve test ekipmanları ile donatılmıştır.

Kalıp ve Muayene Fikstürleri

1. Kalıp hizmet ömrü: genellikle yarı kalıcıdır. (kayıp köpük hariç).

2. Kalıp teslim süresi: 10-25 gün, (ürün yapısına ve ürün boyutuna göre).

3. Takım ve kalıp bakımı: Zhongwei, hassas parçalardan sorumludur.

Kalite kontrol

1. Kalite kontrol: kusurlu oran yüzde 0,1'den azdır.

2. Numuneler ve deneme çalışması, üretim sırasında ve sevkıyattan önce, ISDO standartlarına veya müşteri gereksinimlerine göre seri üretim için numune denetimine tabi tutulacaktır.

3. Test ekipmanı: yuvarlaklık ölçüm cihazı, üç koordinatlı ölçüm cihazı, görüntü koordinat ölçüm cihazı, Hexagon üç koordinatlı ölçüm cihazı, görüntü ölçüm cihazı, yoğunluk ölçüm cihazı, pürüzsüzlük ölçüm cihazı, mikro Vickers sertlik test cihazı.

Başvuru

Si3N4'ün hafifliği ve sertliğinden yararlanarak, metal rulmanlardan daha yüksek hassasiyete sahip, daha az ısı üreten ve daha yüksek sıcaklıklarda ve aşındırıcı ortamlarda çalışabilen bilyalı rulmanlar üretmek için kullanılabilir. Si3N4 seramiklerinden yapılan buhar nozulları, aşınma direnci ve ısı direnci özelliklerine sahiptir. 650 derecelik bir kazanda birkaç ay kullanıldıktan sonra belirgin bir hasarları yoktur, diğer ısıya ve korozyona dayanıklı alaşımlı çelik nozullar ise aynı koşullarda ancak 1-2 ay kullanılabilir. .Si3N4 kızdırma bujisi, Şanghay Silikat Enstitüsü, Çin Bilimler Akademisi, Şanghay İçten Yanmalı Motor Enstitüsü, Elektrik ve Makine Mühendisliği Bakanlığı ve Zhongwei Precision tarafından ortaklaşa geliştirildi ve dizel motorların zor soğuk çalıştırma sorununu çözer ve doğrudan enjeksiyonlu veya direkt enjeksiyonlu olmayan dizel motorlar. Bu kızdırma bujisi, günümüzde mevcut olan en gelişmiş ve ideal dizel motor ateşleme cihazıdır. Japonya Atom Enerjisi Enstitüsü ve Mitsubishi Heavy Industries, pompa gövdesinde 11 Si3N4 seramik döner tabladan oluşan bir rotora sahip yeni bir ham pompayı başarıyla geliştirdi. Pompa, küçük termal genleşme katsayısına ve hassas hava yatağına sahip Si3N4 seramik rotoru benimsediğinden, yağlama ve soğutma ortamı olmadan normal şekilde çalışabilir. Bu pompa, turbo moleküler pompa gibi bir ultra-vakum pompası ile birleştirilirse, nükleer füzyon reaktörleri veya yarı iletken işleme ekipmanı için uygun bir vakum sistemi oluşturulabilir.

Yukarıdakiler, yapısal malzeme olarak Si3N4 seramiklerinin sadece birkaç uygulama örneğidir. Si3N4 toz üretimi, kalıplama, sinterleme ve işleme teknolojisinin gelişmesiyle performansının ve güvenilirliğinin artmaya devam edeceğine ve silisyum nitrür seramiklerinin daha yaygın olarak kullanılacağına inanılmaktadır. Si3N4 hammaddelerinin saflığının iyileştirilmesi, Si3N4 toz kalıplama teknolojisi ve sinterleme teknolojisinin hızlı gelişimi ve uygulama alanlarının sürekli genişlemesi nedeniyle Si3N4, mühendislik yapı seramiği olarak endüstride giderek daha önemli bir yer almaktadır. Si3N4 seramikleri mükemmel kapsamlı özelliklere ve bol kaynaklara sahiptir ve geniş uygulama alanları ve pazarları ile ideal bir yüksek sıcaklık yapısal malzemedir ve dünyadaki tüm ülkeler araştırma ve geliştirme için rekabet etmektedir. Seramik malzemeler, genel metal malzemelerle karşılaştırılması zor olan aşınma direnci, korozyon direnci, yüksek sıcaklık direnci, oksidasyon direnci, termal şok direnci ve düşük özgül ağırlık özelliklerine sahiptir. Silikon nitrür seramik parçalar, metal veya polimer malzemelerin yapamadığı zorlu çalışma ortamına dayanabilir ve silikon nitrür seramik parçaların geniş uygulama beklentileri vardır. Metal malzemeler ve polimer malzemelerden sonra 21. yüzyılda sütun endüstrisini destekleyen temel temel malzeme haline gelmiş ve en aktif araştırma alanlarından biri haline gelmiştir. Bugün dünyanın dört bir yanındaki ülkeler araştırma ve geliştirmeye büyük önem veriyor. Yüksek sıcaklık yapısal seramik ailesinin önemli bir üyesi olarak İlk Si3N4 seramikleri, oksit seramikler ve karbür seramikler gibi diğer yüksek sıcaklık yapısal seramiklerinden daha mükemmel mekanik özelliklere, termal özelliklere ve kimyasal stabiliteye sahiptir. Bu nedenle, yüksek sıcaklık yapısal seramiklerinde en umut verici malzemeler olarak kabul edilirler.