Siliciumnitrid keramiske dele

Siliciumnitridkeramik er et uorganisk materiale, keramik, der ikke krymper under sintring. Siliciumnitrid er meget stærkt, især varmpresset siliciumnitrid, som er et af de hårdeste stoffer i verden. Siliciumnitrid keramiske dele har egenskaberne høj styrke, lav densitet og høj temperaturbestandighed.

Si3N4 keramik er en kovalent bindingsforbindelse, den grundlæggende strukturelle enhed er [SiN4] tetraeder, siliciumatomet er placeret i midten af ​​tetraederet, og der er fire nitrogenatomer omkring det, som er placeret ved de fire hjørner af tetraederet, og derefter hver tredje. Hvert tetraeder deler form af et atom og danner en kontinuerlig og solid netværksstruktur i tredimensionelt rum.

Zhongwei Precision er forpligtet til at give indenlandske og udenlandske kunder avanceret keramik med høj styrke, høj sejhed, slidstyrke, korrosionsbestandighed og høj temperaturbestandighed. Det er en højteknologisk virksomhed, der integrerer F&U, produktion og salg af industrielle præcisionsavancerede keramiske produkter inden for præcisionskeramik. Med en række moderne højpræcisionsudstyr har den selvstændigt realiseret færdiggørelsen af ​​hele produktionsprocessen af ​​keramiske dele fra keramisk pulverforberedelse, grøn kropsstøbning, højtemperatursintring til efterbehandling af keramisk materiale.

Produkt Deskryptering

1. Implementeringsstandarder: Virksomheden implementerer strengt ISO9001-certificering, og produkterne har bestået ROHS, FDA EU-certificering mv.

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

3. Hovedprocesser: fugning, sprøjtestøbning, tapestøbning, isostatisk presning, 3D-print

4. Tilgængelige materialer til keramik:

Det producerer hovedsageligt færdige keramiske stænger, keramiske rør, keramiske ringe, keramiske plader, keramiske sugekopper, keramiske klinger og andre specialformede keramiske strukturer. De vigtigste keramiske materialer er aluminiumoxid, zirconiumoxid, siliciumcarbid, siliciumnitrid og aluminiumnitridkeramik. Høj temperaturbestandighed, slidstyrke, korrosionsbestandighed, syre- og alkalibestandighed, antimagnetisk, trykmodstand. Og 3D-print osv. tilpasses efter kundens krav.

Kombineret rør, dets høje slidstyrke modstår effektivt materialeslid og slag.

Fremstillingsmetoden og den aktuelle situation for produktet

1. Grundlæggende egenskaber

Mange af egenskaberne ved siliciumnitrid skyldes denne struktur. Ren Si3N4 er 3119, med to krystalstrukturer af og , som begge er sekskantede. Dens nedbrydningstemperatur er 1800 grader i luft og 1850 grader i 011MPa nitrogen. Si3N4 har lav termisk udvidelseskoefficient og høj termisk ledningsevne, så den har fremragende termisk stødmodstand. Det varmpressede sintrede siliciumnitrid går ikke i stykker, selv når det opvarmes til 1000 grader og puttes i koldt vand. Ved ikke for høj temperatur har Si3N4 høj styrke og slagfasthed, men det vil blive beskadiget med øget brugstid over 1200 grader, hvilket reducerer dets styrke, og det er mere udsat for træthedsskader over 1450 grader, så Si3N4 Driftstemperaturen generelt ikke overstiger 1300 grader. På grund af den lave teoretiske densitet af Si3N4 er det meget lettere end stål og teknisk superlegeret stål. Derfor, på de steder, der kræver materialer med høj styrke, lav densitet, høj temperaturbestandighed og andre egenskaber til at bruge siliciumnitrid keramiske dele til at erstatte legeret stål er en anden tid. Det er mere end passende.

2. Materialeegenskaber

Som et fremragende højtemperaturteknisk materiale kan Si3N4 keramisk materiale spille den største fordel i dets anvendelse i højtemperaturområdet. Den fremtidige udviklingsretning for Si3N4 er: (1) at give fuldt ud spil til og udnytte Si3N4's fremragende egenskaber; (2) at udvikle nogle nye flusmidler, når Si3N4-pulver sintres, og at undersøge og kontrollere de bedste komponenter i de eksisterende flusmidler; (3) at forbedre formalings-, formnings- og sintringsprocesser; ⑷ udvikle kompositten af ​​Si3N4 og SiC og andre materialer for at producere mere højtydende kompositmaterialer. Anvendelsen af ​​Si3N4 keramik i bilmotorer har skabt en ny situation for udvikling af nye højtemperatur strukturelle materialer. Selve bilindustrien er en multidisciplinær industri, der kombinerer kulminationen af ​​forskellige teknologier. Kina er en gammel civilisation med en lang historie og har opnået strålende præstationer i historien om keramisk udvikling. Med processen med reform og åbning, en dag, vil Kina også Det er bundet til at rangere blandt de store lande i verdens bilindustri og skabe større herligheder for udviklingen af ​​den keramiske industri.

Det er ekstremt modstandsdygtigt over for høje temperaturer, og dets styrke kan opretholdes ved en høj temperatur på 1200 grader uden at falde. Det vil ikke smelte til en smelte efter at være blevet opvarmet, og vil ikke nedbrydes før 1900 grader. Og kaustisk sodaopløsning under 30 procent, den kan også modstå korrosion af mange organiske syrer; samtidig er det et højtydende elektrisk isoleringsmateriale.

3. Procesmetode

Den er fremstillet af siliciumpulver som råmateriale, som først formes til den ønskede form ved den sædvanlige støbemetode, og den foreløbige nitrering udføres i nitrogen ved en høj temperatur på 1200 grader C, så en del af siliciumpulveret reagerer med nitrogen for at danne siliciumnitrid. Hele kroppen har allerede en vis styrke. Derefter udføres den anden nitridering i en højtemperaturovn på 1350 grader ~ 1450 grader for at reagere til siliciumnitrid. Siliciumnitrid med en teoretisk densitet på 99 procent kan opnås ved varmpressende sintring.

4. Fremstillingsmetode

Forberedelsesteknologien af ​​siliciumnitrid keramiske dele har udviklet sig hurtigt i de sidste par år. Forberedelsesteknologien fokuserer hovedsageligt på reaktionssintringsmetoden, varmpressende sintringsmetode, atmosfærisk tryksintringsmetode, lufttrykssintringsmetode og andre typer. På grund af de forskellige fremstillingsprocesser har forskellige typer siliciumnitridkeramik forskellige mikrostrukturer (såsom porøsitet og poremorfologi, kornmorfologi, intergranulær morfologi og intergranulært anden faseindhold osv.). Derfor varierer ydelsen meget. For at opnå Si3N4 keramiske materialer med fremragende ydeevne, bør højkvalitets Si3N4 pulver forberedes først. Kvaliteten af ​​Si3N4-pulver fremstillet ved forskellige metoder er ikke helt den samme, hvilket fører til forskelle i dets brug, og fejlen i mange keramiske materialer tilskrives ofte Fordi udviklere ikke forstår forskellene mellem forskellige keramiske pulvere, har de utilstrækkelige forståelse for deres egenskaber. Generelt set bør Si3N4-pulver af høj kvalitet have karakteristika med højt faseindhold, ensartet sammensætning, få urenheder og ensartet fordeling i keramik, lille partikelstørrelse og snæver partikelstørrelsesfordeling og god dispergerbarhed. Fasen i et godt Si3N4-pulver bør udgøre mindst 90 procent, fordi under sintringsprocessen af ​​Si3N4 vil en del af fasen omdannes til fasen, og der er ikke nok faseindhold, hvilket vil reducere styrken af ​​det keramiske materiale .

(1) Reaktionssintringsmetode (RS)

Den generelle støbemetode er vedtaget. Først presses siliciumpulveret ind i en grøn krop med den ønskede form og placeres derefter i en nitreringsovn til fornitrering (delvis nitrering) sintring. Den fornitrerende grønne krop har en vis styrke og kan udføre forskellige mekaniske bearbejdninger (såsom drejning, høvling, fræsning, boring). Endelig ved en temperatur over siliciums smeltepunkt; det grønne legeme er igen fuldstændig nitreret og sintret for at opnå produkter med ringe dimensionsændring (dvs. efter sintring af grønt legeme, krympningshastigheden er meget lille, den lineære krympningshastighed er < 011="" procent).="" produktet="" kan="" bruges="" uden="" slibning.="" reaktionssintringsmetoden="" er="" velegnet="" til="" fremstilling="" af="" dele="" med="" komplekse="" former="" og="" præcise="" dimensioner,="" og="" omkostningerne="" er="" også="" lave,="" men="" nitreringstiden="" er="" meget="">

(2) Hot Press Sintering (HPS)

Si3N4-pulveret og en lille mængde additiver (såsom MgO, Al2O3, MgF2, Fe2O3 osv.) varmpresses og sintres ved et tryk over 1916 MPa og en temperatur over 1600 grader. Den varmpressede sintrede Si3N4-keramik, der bruges af nogle virksomheder i Det Forenede Kongerige og USA, har en styrke så høj som 981 MPa eller mere. Additiver og fasesammensætning under sintring har stor indflydelse på produktets egenskaber. På grund af den strenge kontrol af sammensætningen af ​​korngrænsefasen og korrekt varmebehandling efter sintring af Si3N4-keramik, Si3N4-seriens keramiske materialer, hvis styrke ikke vil falde væsentligt, selv når temperaturen er så høj som 1300 grader (op til 490MPa eller mere) ) kan opnås, og krybemodstanden Denaturering kan forbedres med tre størrelsesordener. Hvis det keramiske Si3N4-materiale foroxideres ved en høj temperatur på 1400---1500 grader, vil Si2N2O-fasen blive dannet på overfladen af ​​det keramiske materiale, hvilket væsentligt kan forbedre oxidationsmodstanden og højtemperaturstyrken af ​​Si3N4-keramikken. . De mekaniske egenskaber af Si3N4 keramik fremstillet ved varmpressende sintring er overlegne i forhold til reaktionssintring Si3N4, med høj styrke og høj densitet. Imidlertid er fremstillingsomkostningerne høje, og sintringsudstyret er komplekst. På grund af den store krympning af det sintrede legeme er produktets dimensionelle nøjagtighed begrænset til en vis grad. Det er svært at fremstille komplekse dele. Kun dele med enkle former kan fremstilles, og bearbejdningen af ​​emnet er også vanskelig.

(3) Atmosfærisk tryksintringsmetode (PLS)

Med hensyn til at øge trykket af sintrende nitrogenatmosfære stiger brugen af ​​Si3N4-nedbrydningstemperaturen (normalt under N2=1atm-tryk, fra 1800 grader C til nedbrydning), efter normal tryksintring i temperaturområdet {{4 }} grad C, og derefter i lufttryk udføres sintring i temperaturområdet 1800---2000 grad . Formålet med denne metode er at bruge lufttryk til at fremme fortætningen af ​​Si3N4 keramik og derved forbedre styrken af ​​keramikken. Egenskaberne af de opnåede produkter er lidt lavere end ved varmpressende sintring. Ulemperne ved denne metode ligner varmpressende sintring.

(4) Gastryksintringsmetode (GPS)

I de senere år har folk forsket meget i lufttrykssintring og opnået store fremskridt. Gastryksintring af siliciumnitrid udføres ved en temperatur på omkring 2000 grader under et tryk på 1 ~ 10MPa. Højt nitrogentryk undertrykker pyrolyse af siliciumnitrid. På grund af brugen af ​​højtemperatursintring er tilsætningen af ​​færre sintringshjælpemidler nok til at fremme væksten af ​​Si3N4 korn og opnå høj sejhed keramik med in-situ vækst af lange søjleformede korn med en densitet > 99 procent. Derfor kan lufttrykssintring bruges i laboratoriet. Det har fået mere og mere opmærksomhed i produktionen. Gastryksintret siliciumnitridkeramik har høj sejhed, høj styrke og god slidstyrke og kan direkte producere forskellige komplekse former tæt på den endelige form, hvilket i høj grad kan reducere produktionsomkostninger og forarbejdningsomkostninger. Og dens produktionsproces er tæt på cementeret hårdmetal produktionsproces, velegnet til masseproduktion.

5. Forskningsstatus

For Si3N4 og Sialon keramiske sintrede legemer er der tilvejebragt en proces til dannelse ved superplasticitet uden at danne et kompositmateriale og opretholde en enkelt tilstand, og et sintret legeme dannet i henhold til processen er tilvejebragt. Siliciumnitrid og Sialon sintret legeme med en relativ densitet på mere end 95 procent og en lineær densitet på 50 μm i det todimensionale tværsnit af det sintrede legeme i området 120 til 250; Kompression får plastisk deformation til at finde sted ved belastningshastigheder på mindre end 10-1/sek. Det dannede sintrede legeme har fremragende mekaniske egenskaber, især ved normal temperatur.

Si3N4 keramik er et vigtigt strukturelt materiale. Det er et superhårdt stof, som har smøreevne og slidstyrke; det reagerer ikke med andre uorganiske syrer undtagen flussyre og har stærk korrosionsbestandighed og høj temperaturbestandighed. Oxidation. Og det kan modstå chokket af kulde og varme. Det kan opvarmes til mere end 1,000 grad i luften, og det vil ikke blive ødelagt efter hurtig afkøling og hurtig opvarmning. Det er netop på grund af Si3N4-keramikkens fremragende egenskaber, at folk ofte bruger det til at lave lejer. , gasturbinevinger, mekaniske tætningsringe, permanente forme og andre mekaniske komponenter. Hvis varmeoverfladen af ​​motorkomponenter er lavet af siliciumnitridkeramik, der er modstandsdygtig over for høj temperatur og vanskeligt at overføre varme, kan det ikke kun forbedre kvaliteten af ​​dieselmotorer, spare brændstof, men også forbedre termisk effektivitet. . Kina, USA, Japan og andre lande har udviklet denne dieselmotor.

Proces efter sintring

Bearbejdningsudstyr: udstyret med CNC-graveringsmaskine, centerløs slibning, intern og ekstern cylindrisk slibning, overfladeslibning, CNC-drejebearbejdningscenter, trådskæring, drejning, fræsning, slibning og andet højpræcisionsproduktions- og testudstyr.

Forme og inspektionsarmaturer

1. Formens levetid: normalt semipermanent. (bortset fra tabt skum).

2. Leveringstid for forme: 10-25 dage (i henhold til produktstruktur og produktstørrelse).

3. Værktøj og formvedligeholdelse: Zhongwei er ansvarlig for præcisionsdele.

Kvalitetskontrol

1. Kvalitetskontrol: antallet af defekte er mindre end 0,1 procent .

2. Prøver og prøvekørsel vil blive 100 procent inspiceret under produktion og før forsendelse, prøveinspektion til masseproduktion i henhold til ISDO-standarder eller kundekrav.

3. Testudstyr: rundhedsmåleinstrument, trekoordinatmåleinstrument, billedkoordinatmåleinstrument, Hexagon trekoordinatmåleinstrument, billedmåleinstrument, tæthedsmåleinstrument, glathedsmåleinstrument, mikro Vickers hårdhedstester.

Ansøgning

Ved at drage fordel af Si3N4's lette vægt og stivhed kan den bruges til at fremstille kuglelejer, som har højere præcision end metallejer, genererer mindre varme og kan fungere ved højere temperaturer og korrosive medier. Dampdyserne lavet af Si3N4 keramik har egenskaberne slidstyrke og varmebestandighed. De har ingen tydelige skader efter at have været brugt i en 650 graders kedel i flere måneder, mens andre varme- og korrosionsbestandige dyser af legeret stål kun kan bruges i 1-2 måneder under samme forhold. .Si3N4 gløderør udviklet i fællesskab af Shanghai Institute of Silicate, Chinese Academy of Sciences, Shanghai Institute of Internal Combustion Engine, Ministry of Electrical and Mechanical Engineering og Zhongwei Precision løser problemet med vanskelig koldstart af dieselmotorer og er velegnet til direkte dieselmotorer med indsprøjtning eller ikke-direkte indsprøjtning. Dette gløderør er den mest avancerede og ideelle dieselmotortændingsenhed, der findes i dag. Japan Institute of Atomic Energy og Mitsubishi Heavy Industries udviklede med succes en ny råpumpe med en rotor bestående af 11 Si3N4 keramiske drejeskiver i pumpehuset. Fordi pumpen anvender Si3N4 keramisk rotor med lille termisk ekspansionskoefficient og præcist luftleje, kan den fungere normalt uden smøring og kølemedium. Hvis denne pumpe kombineres med en ultravakuumpumpe, såsom en turbo-molekylær pumpe, kan der dannes et vakuumsystem, der er egnet til kernefusionsreaktorer eller halvlederbehandlingsudstyr.

Ovenstående er blot nogle få anvendelseseksempler på Si3N4 keramik som konstruktionsmaterialer. Det antages, at med forbedringen af ​​Si3N4-pulverproduktion, støbning, sintring og forarbejdningsteknologi vil dens ydeevne og pålidelighed fortsætte med at forbedre, og siliciumnitridkeramik vil blive mere udbredt. På grund af forbedringen af ​​renheden af ​​Si3N4-råmaterialer, den hurtige udvikling af Si3N4-pulverstøbningsteknologi og sintringsteknologi og den kontinuerlige udvidelse af anvendelsesområder, indtager Si3N4 en stadig vigtigere position i industrien som en teknisk strukturel keramik. Si3N4 keramik har fremragende omfattende egenskaber og rigelige ressourcer og er et ideelt højtemperatur strukturelt materiale med brede anvendelsesområder og markeder, og alle lande i verden konkurrerer om forskning og udvikling. Keramiske materialer har karakteristika for slidstyrke, korrosionsbestandighed, høj temperaturbestandighed, oxidationsmodstand, termisk stødbestandighed og lav vægtfylde, som er svære at sammenligne med almindelige metalmaterialer. Keramiske dele af siliciumnitrid kan modstå det hårde arbejdsmiljø, som metal- eller polymermaterialer ikke er i stand til, og keramiske dele af siliciumnitrid har brede anvendelsesmuligheder. Efter metalmaterialer og polymermaterialer er det blevet det vigtigste grundmateriale, der understøtter søjleindustrien i det 21. århundrede og er blevet et af de mest aktive forskningsfelter. I dag lægger lande over hele verden stor vægt på forskning og udvikling. Som et vigtigt medlem af højtemperatur-strukturkeramikfamilien har den første Si3N4-keramik flere fremragende mekaniske egenskaber, termiske egenskaber og kemisk stabilitet end andre højtemperatur-strukturkeramik, såsom oxidkeramik og karbidkeramik. Derfor anses de for at være de mest lovende materialer i højtemperatur strukturel keramik.