قطعات سرامیکی سیلیکون نیترید

سرامیک نیترید سیلیکون یک ماده معدنی سرامیک است که در حین تف جوشی منقبض نمی شود. نیترید سیلیکون بسیار قوی است، به ویژه نیترید سیلیکون تحت فشار گرم که یکی از سخت ترین مواد در جهان است. قطعات سرامیکی نیترید سیلیکون دارای خواص استحکام بالا، چگالی کم و مقاومت در برابر دمای بالا هستند.

سرامیک Si3N4 یک ترکیب پیوند کووالانسی است، واحد ساختاری پایه چهار وجهی [SiN4] است، اتم سیلیکون در مرکز چهار وجهی قرار دارد و چهار اتم نیتروژن در اطراف آن وجود دارد که در چهار راس چهار وجهی قرار دارند. و سپس هر سه هر چهار وجهی شکل یک اتم را به اشتراک می‌گذارد و یک ساختار شبکه‌ای پیوسته و جامد را در فضای سه‌بعدی تشکیل می‌دهد.

Zhongwei Precision متعهد به ارائه سرامیک های پیشرفته با استحکام بالا، چقرمگی بالا، مقاومت در برابر سایش، مقاومت در برابر خوردگی و مقاومت در برابر دمای بالا به مشتریان داخلی و خارجی است. این یک شرکت با فناوری پیشرفته است که تحقیق و توسعه، تولید و فروش محصولات سرامیکی پیشرفته صنعتی را در زمینه سرامیک های دقیق ادغام می کند. با انواع تجهیزات مدرن با دقت بالا، به طور مستقل تکمیل کل فرآیند تولید قطعات سرامیکی از آماده سازی پودر سرامیکی، قالب گیری بدنه سبز، پخت با دمای بالا تا تکمیل مواد سرامیکی را محقق کرده است.

محصولاتcription

1. استانداردهای پیاده سازی: این شرکت به شدت گواهینامه ISO9001 را اجرا می کند و محصولات گواهینامه ROHS، FDA اتحادیه اروپا و غیره را گذرانده اند.

2. استانداردهای مواد محصول: ISO، GB، ASTM، SAE، EN، DIN، BS، AMS، JIS، ASME، DMS، TOCT، GB

3. فرآیندهای اصلی: تزریق، قالب گیری تزریقی، ریخته گری نوار، پرس ایزواستاتیک، چاپ سه بعدی

4. مواد موجود برای سرامیک:

این شرکت عمدتا میله های سرامیکی تمام شده، لوله های سرامیکی، حلقه های سرامیکی، صفحات سرامیکی، فنجان های مکش سرامیکی، تیغه های سرامیکی و سایر سازه های سرامیکی با شکل خاص را تولید می کند. مواد اصلی سرامیکی عبارتند از آلومینا، زیرکونیا، کاربید سیلیکون، نیترید سیلیکون و سرامیک نیترید آلومینیوم. مقاومت در برابر درجه حرارت بالا، مقاومت در برابر سایش، مقاومت در برابر خوردگی، مقاومت در برابر اسید و قلیایی، ضد مغناطیسی، مقاومت در برابر فشار. و چاپ سه بعدی و غیره با توجه به نیاز مشتری سفارشی می شود.

لوله ترکیبی، مقاومت در برابر سایش بالا به طور موثر در برابر سایش و ضربه مواد مقاومت می کند.

روش تهیه و وضعیت فعلی محصول

1. خواص اساسی

بسیاری از خواص نیترید سیلیکون به دلیل این ساختار است. Si3N4 خالص 3119 است، با دو ساختار کریستالی و که هر دو شش ضلعی هستند. دمای تجزیه آن در هوا 1800 درجه و در نیتروژن 011MPa 1850 درجه است. Si3N4 دارای ضریب انبساط حرارتی پایین و رسانایی حرارتی بالا است، بنابراین مقاومت در برابر شوک حرارتی عالی دارد. نیترید سیلیکون زینتر شده با پرس گرم حتی زمانی که تا 1000 درجه حرارت داده شود و در آب سرد قرار داده شود، نمی شکند. در دمای نه چندان بالا، Si3N4 استحکام و مقاومت بالایی در برابر ضربه دارد، اما با افزایش زمان استفاده بالای 1200 درجه، آسیب می بیند و استحکام آن کاهش می یابد و بیشتر در معرض آسیب خستگی بالای 1450 درجه است، بنابراین Si3N4 دمای عملیاتی می شود. به طور کلی از 1300 درجه تجاوز نمی کند. به دلیل چگالی تئوری پایین Si3N4، بسیار سبک تر از فولاد و فولاد سوپرآلیاژی مهندسی است. بنابراین در مکان هایی که نیاز به موادی با استحکام بالا، چگالی کم، مقاومت در برابر دمای بالا و سایر خواص دارند، استفاده از قطعات سرامیکی نیترید سیلیکون برای جایگزینی فولاد آلیاژی زمان دیگری است. بیش از حد مناسب است.

2. خواص مواد

به عنوان یک ماده مهندسی عالی در دمای بالا، مواد سرامیکی Si3N4 می تواند بیشترین مزیت را در کاربرد خود در زمینه دمای بالا داشته باشد. جهت توسعه آینده Si3N4 این است: (1) بازی کامل و استفاده از ویژگی های عالی خود Si3N4. (2) برای ایجاد برخی از شارهای جدید هنگام پخت پودر Si3N4 و تحقیق و کنترل بهترین اجزای شارهای موجود. (3) برای بهبود فرآیند آسیاب، تشکیل و پخت. ⑷ کامپوزیت Si3N4 و SiC و مواد دیگر را به منظور تولید مواد کامپوزیتی با کارایی بالا توسعه دهید. استفاده از سرامیک های Si3N4 در موتورهای خودرو موقعیت جدیدی را برای توسعه مواد ساختاری جدید با دمای بالا ایجاد کرده است. صنعت خودرو خود یک صنعت چند رشته ای است که اوج فن آوری های مختلف را ترکیب می کند. چین یک تمدن باستانی با سابقه طولانی است و دستاوردهای درخشانی در تاریخ توسعه سرامیک داشته است. با روند اصلاحات و گشایش، روزی چین نیز ناگزیر از رتبه بندی کشورهای بزرگ در صنعت خودروسازی جهان خواهد شد و افتخارات بیشتری را برای توسعه صنعت سرامیک رقم خواهد زد.

در برابر دمای بالا بسیار مقاوم است و استحکام آن را می توان در دمای بالای 1200 درجه بدون کاهش حفظ کرد. پس از حرارت دادن به مذاب ذوب نمی شود و تا 1900 درجه تجزیه نمی شود. و محلول سود سوزآور زیر 30 درصد، همچنین می تواند در برابر خوردگی بسیاری از اسیدهای آلی مقاومت کند. در عین حال، این یک ماده عایق الکتریکی با کارایی بالا است.

3. روش فرآیند

از پودر سیلیکون به عنوان ماده اولیه تهیه می شود که ابتدا با روش قالب گیری معمولی به شکل دلخواه در می آید و نیتریداسیون اولیه در نیتروژن در دمای بالای 1200 درجه سانتیگراد انجام می شود تا بخشی از پودر سیلیکون واکنش نشان دهد. با نیتروژن برای تشکیل نیترید سیلیکون. کل بدن از قبل قدرت خاصی دارد. سپس نیتریداسیون دوم در یک کوره با دمای بالا 1350 درجه تا 1450 درجه انجام می شود تا به نیترید سیلیکون واکنش دهد. نیترید سیلیکون با چگالی تئوریک 99 درصد را می توان با تف جوشی با پرس گرم بدست آورد.

4. روش تهیه

فناوری تهیه قطعات سرامیکی نیترید سیلیکون در چند سال گذشته به سرعت توسعه یافته است. فن آوری آماده سازی عمدتا بر روش تف جوشی واکنش، روش تف جوشی با فشار داغ، روش تف جوشی فشار اتمسفر، روش پخت فشار هوا و انواع دیگر متمرکز است. با توجه به فرآیندهای مختلف آماده سازی، انواع سرامیک نیترید سیلیکون دارای ریزساختارهای متفاوتی هستند (مانند ریخت شناسی تخلخل و منافذ، مورفولوژی دانه، مورفولوژی بین دانه ای و محتوای فاز دوم بین دانه ای و غیره). بنابراین، عملکرد بسیار متفاوت است. برای به دست آوردن مواد سرامیکی Si3N4 با عملکرد عالی، ابتدا باید پودر Si3N4 با کیفیت بالا تهیه شود. کیفیت پودر Si3N4 که با روش‌های مختلف تهیه می‌شود دقیقاً یکسان نیست، که منجر به تفاوت‌هایی در استفاده از آن می‌شود و شکست بسیاری از کاربردهای مواد سرامیکی اغلب به این دلیل نسبت داده می‌شود که توسعه‌دهندگان تفاوت‌های بین پودرهای مختلف سرامیکی را درک نمی‌کنند، آنها ناکافی هستند. درک خواص آنها به طور کلی، پودر Si3N4 با کیفیت بالا باید دارای ویژگی های محتوای فاز بالا، ترکیب یکنواخت، ناخالصی های کم و توزیع یکنواخت در سرامیک، اندازه ذرات کوچک و توزیع اندازه ذرات باریک و پراکندگی خوب باشد. فاز در یک پودر Si3N4 خوب باید حداقل 90 درصد باشد، زیرا در طی فرآیند پخت Si3N4، بخشی از فاز به فاز تبدیل می شود و محتوای فاز کافی وجود ندارد که باعث کاهش استحکام مواد سرامیکی می شود. .

(1) روش پخت واکنش (RS)

روش قالب گیری عمومی اتخاذ شده است. ابتدا پودر سیلیکون به شکل بدنه سبز رنگی به شکل دلخواه فشرده می شود و سپس در کوره نیتریدینگ برای پخت پیش نیترید (نیتریدینگ جزئی) قرار می گیرد. بدنه سبز قبل از نیتروژن دارای استحکام خاصی است و می تواند پردازش های مکانیکی مختلفی را انجام دهد (مانند تراشکاری، تراشکاری، فرزکاری، حفاری). در نهایت، در دمای بالاتر از نقطه ذوب سیلیکون؛ جسم سبز دوباره به طور کامل نیترید شده و تف جوشی می شود تا محصولاتی با تغییر ابعاد کمی بدست آید (یعنی پس از تف جوشی بدنه سبز، نرخ انقباض بسیار کوچک است، نرخ انقباض خطی <011 درصد="" است).="" این="" محصول="" بدون="" آسیاب="" قابل="" استفاده="" است.="" روش="" تف="" جوشی="" واکنشی="" برای="" ساخت="" قطعات="" با="" اشکال="" پیچیده="" و="" ابعاد="" دقیق="" مناسب="" است="" و="" هزینه="" آن="" نیز="" کم="" است="" اما="" زمان="" نیتریدینگ="" بسیار="" طولانی="">

(2) تف جوشی پرس داغ (HPS)

پودر Si3N4 و مقدار کمی از مواد افزودنی (مانند MgO، Al2O3، MgF2، Fe2O3 و غیره) تحت فشار گرم و در فشار بالای 1916 مگاپاسکال و دمای بالاتر از 1600 درجه پخت می شوند. سرامیک های Si3N4 زینتر شده با پرس گرم که توسط برخی شرکت ها در بریتانیا و ایالات متحده استفاده می شود دارای استحکام 981MPa یا بیشتر است. مواد افزودنی و ترکیب فاز در حین تف جوشی تأثیر زیادی بر خواص محصول دارند. با توجه به کنترل دقیق ترکیب فاز مرزی دانه و عملیات حرارتی مناسب پس از پخت سرامیک های Si3N4، مواد سرامیکی سری Si3N4 که استحکام آنها حتی در دمای 1300 درجه (تا 490 مگاپاسکال یا بیشتر) کاهش قابل توجهی نخواهد داشت. ) را می توان بدست آورد و مقاومت خزشی دناتوراسیون را می توان با سه مرتبه قدر بهبود بخشید. اگر مواد سرامیکی Si3N4 در دمای بالای 1400---1500 درجه از قبل اکسید شده باشد، فاز Si2N2O روی سطح مواد سرامیکی تشکیل می‌شود که می‌تواند مقاومت اکسیداسیون و استحکام دمایی بالای سرامیک Si3N4 را به طور قابل توجهی بهبود بخشد. . خواص مکانیکی سرامیک های Si3N4 تولید شده با پرس گرم تف جوشی، با استحکام بالا و چگالی بالا، برتر از خواص مکانیکی Si3N4 تف جوشی واکنشی است. با این حال، هزینه ساخت بالا است و تجهیزات پخت پیچیده است. به دلیل انقباض زیاد بدنه زینتر شده، دقت ابعادی محصول تا حدی محدود شده است. ساخت قطعات پیچیده دشوار است. فقط قطعاتی با اشکال ساده قابل تولید هستند و ماشینکاری قطعه کار نیز دشوار است.

(3) روش تف جوشی فشار اتمسفر (PLS)

از نظر افزایش فشار اتمسفر نیتروژن تف جوشی، استفاده از دمای تجزیه Si3N4 افزایش می یابد (معمولاً تحت فشار N{2}} اتمسفر، از 1800 درجه سانتیگراد تا تجزیه می شود)، پس از تف جوشی با فشار معمولی در محدوده دمایی {{4} }} درجه سانتیگراد و سپس در فشار هوا تف جوشی در محدوده دمایی 1800---2000 درجه انجام می شود. هدف از این روش استفاده از فشار هوا برای افزایش تراکم سرامیک های Si3N4 و در نتیجه بهبود استحکام سرامیک ها است. خواص محصولات به دست آمده کمی کمتر از زینترینگ پرس گرم است. معایب این روش مشابه زینترینگ پرس گرم است.

(4) روش تف جوشی فشار گاز (GPS)

در سال های اخیر، مردم تحقیقات زیادی در مورد تف جوشی با فشار هوا انجام داده اند و به پیشرفت های زیادی دست یافته اند. تف جوشی فشار گاز نیترید سیلیکون در دمای حدود 2000 درجه تحت فشار 1 تا 10 مگاپاسکال انجام می شود. فشار نیتروژن بالا باعث سرکوب پیرولیز نیترید سیلیکون می شود. به دلیل استفاده از تف جوشی در دمای بالا، افزودن مواد کمکی تف جوشی کمتر برای تقویت رشد دانه های Si3N4 و به دست آوردن سرامیک های با چقرمگی بالا با رشد درجا دانه های ستونی بلند با چگالی بیش از 99 درصد کافی است. بنابراین، تف جوشی با فشار هوا می تواند در آزمایشگاه مورد استفاده قرار گیرد و در تولید بیشتر مورد توجه قرار گرفته است. سرامیک های نیترید سیلیکون زینتر شده با فشار گاز دارای چقرمگی بالا، استحکام بالا و مقاومت در برابر سایش خوب هستند و می توانند به طور مستقیم اشکال پیچیده مختلفی را نزدیک به شکل نهایی تولید کنند که می تواند هزینه تولید و هزینه پردازش را تا حد زیادی کاهش دهد. و فرآیند تولید آن نزدیک به فرآیند تولید کاربید سیمانی است که برای تولید انبوه مناسب است.

5. وضعیت تحقیق

برای بدنه‌های زینتر شده سرامیکی Si3N4 و Sialon، فرآیندی برای شکل‌دهی به‌وسیله ابرپلاستیسیته بدون تشکیل ماده مرکب و حفظ یک حالت واحد ارائه شده است و یک بدنه تف جوشی شکل‌گرفته بر اساس فرآیند ارائه شده است. نیترید سیلیکون و بدنه تف جوشی سیالون با چگالی نسبی بیش از 95 درصد و چگالی خطی 50 میکرومتر در سطح مقطع دو بعدی بدنه تف جوشی شده در محدوده 120 تا 250. فشرده‌سازی باعث می‌شود که تغییر شکل پلاستیک با نرخ کرنش کمتر از 10-1 در ثانیه رخ دهد. بدنه متخلخل تشکیل شده دارای خواص مکانیکی عالی به ویژه در دمای معمولی است.

سرامیک Si3N4 یک ماده ساختاری مهم است. این یک ماده فوق سخت است که دارای روانکاری و مقاومت در برابر سایش است. با سایر اسیدهای معدنی به جز اسید هیدروفلوئوریک واکنش نمی دهد و مقاومت در برابر خوردگی قوی و مقاومت در برابر دمای بالا دارد. اکسیداسیون. و می تواند در برابر شوک سرما و گرما مقاومت کند. می توان آن را تا بیش از 1،{3}} درجه در هوا گرم کرد و پس از سرد شدن سریع و گرم شدن سریع شکسته نمی شود. دقیقاً به دلیل خواص عالی سرامیک Si3N4 است که مردم اغلب از آن برای ساخت بلبرینگ استفاده می کنند. ، پره های توربین گاز، حلقه های آب بندی مکانیکی، قالب های دائمی و سایر اجزای مکانیکی. اگر سطح گرمایش اجزای موتور از سرامیک های نیترید سیلیکون ساخته شده باشد که در برابر دمای بالا مقاوم بوده و انتقال گرما دشوار است، نه تنها می تواند کیفیت موتورهای دیزلی را بهبود بخشد، در مصرف سوخت صرفه جویی کند، بلکه بازده حرارتی را نیز بهبود می بخشد. . چین، ایالات متحده، ژاپن و سایر کشورها این موتور دیزل را توسعه داده اند.

فرآیند پس از پخت

تجهیزات پردازش: مجهز به دستگاه حکاکی CNC، سنگ زنی بدون مرکز، سنگ زنی استوانه ای داخلی و خارجی، سنگ زنی سطحی، مرکز ماشینکاری تراش CNC، برش سیم، تراشکاری، فرز، سنگ زنی و سایر تجهیزات تولید و آزمایش با دقت بالا.

قالب ها و وسایل بازرسی

1. عمر قالب: معمولاً نیمه دائمی است. (به جز فوم از دست رفته).

2. زمان تحویل قالب: 10-25 روز، (با توجه به ساختار محصول و اندازه محصول).

3. ابزار و نگهداری قالب: Zhongwei مسئول قطعات دقیق است.

کنترل کیفیت

1. کنترل کیفیت: میزان نقص کمتر از 0.1 درصد است.

2. نمونه ها و اجرای آزمایشی 100 درصد در طول تولید و قبل از حمل و نقل، بازرسی نمونه برای تولید انبوه مطابق با استانداردهای ISDO یا الزامات مشتری بازرسی خواهند شد.

3. تجهیزات تست: ابزار اندازه گیری گردی، ابزار اندازه گیری سه مختصات، ابزار اندازه گیری مختصات تصویر، ابزار اندازه گیری سه مختصات شش گوش، ابزار اندازه گیری تصویر، ابزار اندازه گیری چگالی، ابزار اندازه گیری صافی، سختی سنج میکرو ویکرز.

کاربرد

با بهره گیری از وزن سبک و سختی Si3N4، می توان از آن برای ساخت بلبرینگ هایی استفاده کرد که دقت بالاتری نسبت به یاتاقان های فلزی دارند، گرمای کمتری تولید می کنند و می توانند در دماهای بالاتر و محیط های خورنده عمل کنند. نازل های بخار ساخته شده از سرامیک Si3N4 دارای ویژگی های مقاومت در برابر سایش و مقاومت در برابر حرارت هستند. آنها پس از چندین ماه استفاده در دیگ بخار 650 درجه هیچ آسیب آشکاری ندارند، در حالی که سایر نازل های فولادی آلیاژی مقاوم در برابر حرارت و خوردگی فقط برای 1-2 ماه در شرایط مشابه قابل استفاده هستند. شمع تابش Si3N4 که به طور مشترک توسط موسسه سیلیکات شانگهای، آکادمی علوم چین، موسسه موتور احتراق داخلی شانگهای، وزارت مهندسی برق و مکانیک و Zhongwei Precision توسعه یافته است، مشکل راه اندازی سرد موتورهای دیزلی را حل می کند و برای مستقیم مناسب است. موتورهای دیزل تزریقی یا تزریق غیر مستقیم. این شمع تابش پیشرفته ترین و ایده آل ترین دستگاه احتراق موتور دیزلی است که امروزه موجود است. مؤسسه انرژی اتمی ژاپن و صنایع سنگین میتسوبیشی با موفقیت یک پمپ خام جدید با روتوری متشکل از 11 صفحه گردان سرامیکی Si3N4 در بدنه پمپ توسعه دادند. از آنجایی که پمپ از روتور سرامیکی Si3N4 با ضریب انبساط حرارتی کوچک و بلبرینگ هوای دقیق استفاده می کند، می تواند به طور معمول بدون روغن کاری و محیط خنک کننده کار کند. اگر این پمپ با یک پمپ فوق خلاء مانند پمپ توربو مولکولی ترکیب شود، می توان یک سیستم خلاء مناسب برای راکتورهای همجوشی هسته ای یا تجهیزات پردازش نیمه هادی ایجاد کرد.

موارد فوق تنها چند نمونه کاربردی از سرامیک های Si3N4 به عنوان مواد ساختاری هستند. اعتقاد بر این است که با بهبود فناوری تولید پودر Si3N4، قالب‌گیری، پخت و پردازش، عملکرد و قابلیت اطمینان آن همچنان بهبود می‌یابد و سرامیک نیترید سیلیکون به طور گسترده‌تری مورد استفاده قرار می‌گیرد. با توجه به بهبود خلوص مواد اولیه Si3N4، توسعه سریع فناوری قالب گیری پودر Si3N4 و فن آوری تف جوشی و گسترش مداوم زمینه های کاربردی، Si3N4 به عنوان یک سرامیک ساختاری مهندسی جایگاه مهمی را در صنعت به خود اختصاص می دهد. سرامیک های Si3N4 دارای خواص جامع عالی و منابع فراوان است و یک ماده ساختاری با دمای بالا ایده آل با زمینه ها و بازارهای کاربردی گسترده است و همه کشورهای جهان برای تحقیق و توسعه در حال رقابت هستند. مواد سرامیکی دارای ویژگی های مقاومت در برابر سایش، مقاومت در برابر خوردگی، مقاومت در برابر دمای بالا، مقاومت در برابر اکسیداسیون، مقاومت در برابر شوک حرارتی و وزن مخصوص کم هستند که مقایسه آنها با مواد فلزی معمولی دشوار است. قطعات سرامیکی نیترید سیلیکون می توانند در محیط کاری سخت که مواد فلزی یا پلیمری قادر به انجام آن نیستند مقاومت کنند و قطعات سرامیکی نیترید سیلیکون چشم انداز کاربرد گسترده ای دارند. پس از مواد فلزی و مواد پلیمری، این ماده به مواد اساسی اصلی برای حمایت از صنعت ستون در قرن 21 تبدیل شده است و به یکی از فعال ترین زمینه های تحقیقاتی تبدیل شده است. امروزه کشورهای جهان به تحقیق و توسعه آن اهمیت زیادی می دهند. به عنوان یکی از اعضای مهم خانواده سرامیک های ساختاری با دمای بالا، اولین سرامیک های Si3N4 نسبت به سایر سرامیک های ساختاری با دمای بالا مانند سرامیک های اکسیدی و سرامیک های کاربید، خواص مکانیکی، خواص حرارتی و پایداری شیمیایی عالی تری دارند. بنابراین، آنها به عنوان امیدوار کننده ترین مواد در سرامیک های ساختاری با دمای بالا در نظر گرفته می شوند.