Silisiumnitrid keramiske deler

Silisiumnitridkeramikk er et uorganisk materiale keramikk som ikke krymper under sintring. Silisiumnitrid er veldig sterkt, spesielt varmpresset silisiumnitrid, som er et av de hardeste stoffene i verden. Silisiumnitrid keramiske deler har egenskapene til høy styrke, lav tetthet og høy temperaturbestandighet.

Si3N4 keramikk er en kovalent bindingsforbindelse, den grunnleggende strukturelle enheten er [SiN4] tetraeder, silisiumatomet er lokalisert i sentrum av tetraederet, og det er fire nitrogenatomer rundt det, som er plassert ved de fire toppunktene til tetraederet, og deretter hver tredje. Hvert tetraeder deler formen av et atom, og danner en kontinuerlig og solid nettverksstruktur i tredimensjonalt rom.

Zhongwei Precision er forpliktet til å gi innenlandske og utenlandske kunder avansert keramikk med høy styrke, høy seighet, slitestyrke, korrosjonsbestandighet og høy temperaturbestandighet. Det er en høyteknologisk bedrift som integrerer FoU, produksjon og salg av avanserte industrielle presisjonskeramiske produkter innen presisjonskeramikk. Med en rekke moderne høypresisjonsutstyr har den uavhengig realisert fullføringen av hele produksjonsprosessen av keramiske deler fra keramisk pulverforberedelse, grønn kroppsstøping, høytemperatursintring til etterbehandling av keramisk materiale.

Produkt Deskrypsjon

1. Implementeringsstandarder: Selskapet implementerer strengt ISO9001-sertifisering, og produktene har bestått ROHS, FDA EU-sertifisering, etc.

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

3. Hovedprosesser: fuging, sprøytestøping, tapestøping, isostatisk pressing, 3D-utskrift

4. Tilgjengelige materialer for keramikk:

Den produserer hovedsakelig ferdige keramiske stenger, keramiske rør, keramiske ringer, keramiske plater, keramiske sugekopper, keramiske blader og andre spesialformede keramiske strukturer. De viktigste keramiske materialene er alumina, zirkoniumoksid, silisiumkarbid, silisiumnitrid og aluminiumnitridkeramikk. Høy temperaturbestandighet, slitestyrke, korrosjonsmotstand, syre- og alkalimotstand, antimagnetisk, trykkmotstand. Og 3D-utskrift osv. tilpasses etter kundens krav.

Kombinert rør, dens høye slitestyrke motstår effektivt materialslitasje og slag.

Tilberedningsmetoden og nåværende situasjon for produktet

1. Grunnleggende egenskaper

Mange av egenskapene til silisiumnitrid skyldes denne strukturen. Ren Si3N4 er 3119, med to krystallstrukturer av og , som begge er sekskantede. Dens nedbrytningstemperatur er 1800 grader i luft og 1850 grader i 011MPa nitrogen. Si3N4 har lav termisk ekspansjonskoeffisient og høy termisk ledningsevne, så den har utmerket termisk sjokkmotstand. Det varmpressede sintrede silisiumnitridet vil ikke gå i stykker selv når det varmes opp til 1000 grader og legges i kaldt vann. Ved ikke for høy temperatur har Si3N4 høy styrke og slagfasthet, men den vil bli skadet med økt brukstid over 1200 grader, noe som reduserer styrken, og den er mer utsatt for tretthetsskader over 1450 grader, så Si3N4 Driftstemperaturen generelt ikke overstiger 1300 grader. På grunn av den lave teoretiske tettheten til Si3N4, er den mye lettere enn stål og teknisk superlegert stål. Derfor, på de stedene som krever materialer med høy styrke, lav tetthet, høy temperaturbestandighet og andre egenskaper for å bruke silisiumnitrid keramiske deler for å erstatte legert stål er en annen tid. Det er mer enn passende.

2. Materialegenskaper

Som et utmerket ingeniørmateriale for høy temperatur, kan Si3N4 keramisk materiale spille den største fordelen i bruken i høytemperaturfeltet. Den fremtidige utviklingsretningen til Si3N4 er: (1) å gi fullt spill til og utnytte de utmerkede egenskapene til selve Si3N4; (2) å utvikle noen nye flukser når Si3N4-pulver sintres, og å undersøke og kontrollere de beste komponentene i de eksisterende fluksene; (3) for å forbedre frese-, formings- og sintringsprosessen; ⑷ utvikle kompositt av Si3N4 og SiC og andre materialer for å produsere mer høyytelses komposittmaterialer. Anvendelsen av Si3N4-keramikk i bilmotorer har skapt en ny situasjon for utvikling av nye høytemperatur-konstruksjonsmaterialer. Selve bilindustrien er en tverrfaglig industri som kombinerer kulminasjonen av ulike teknologier. Kina er en eldgammel sivilisasjon med en lang historie og har gjort strålende prestasjoner i historien om keramisk utvikling. Med prosessen med reform og åpning, en dag, vil Kina også Det er bundet til å rangere blant de store landene i verdens bilindustri og skape større herligheter for utviklingen av den keramiske industrien.

Den er ekstremt motstandsdyktig mot høye temperaturer, og styrken kan opprettholdes ved en høy temperatur på 1200 grader uten å reduseres. Det vil ikke smelte til en smelte etter oppvarming, og vil ikke brytes ned før 1900 grader. Og kaustisk sodaløsning under 30 prosent, den kan også motstå korrosjon av mange organiske syrer; samtidig er det et elektrisk isolasjonsmateriale med høy ytelse.

3. Prosessmetode

Den er laget av silisiumpulver som råmateriale, som først formes til ønsket form ved vanlig støpemetode, og foreløpig nitrering utføres i nitrogen ved høy temperatur på 1200 grader C, slik at en del av silisiumpulveret reagerer med nitrogen for å danne silisiumnitrid. Hele kroppen har allerede en viss styrke. Deretter utføres den andre nitreringen i en høytemperaturovn på 1350 grader ~1450 grader for å reagere til silisiumnitrid. Silisiumnitrid med en teoretisk tetthet på 99 prosent kan oppnås ved varmpressingsintring.

4. Forberedelsesmetode

Forberedelsesteknologien til keramiske deler av silisiumnitrid har utviklet seg raskt de siste årene. Forberedelsesteknologien fokuserer hovedsakelig på reaksjonssintringsmetoden, varmpressende sintringsmetode, atmosfærisk trykksintringsmetode, lufttrykksintringsmetode og andre typer. På grunn av de forskjellige fremstillingsprosessene har forskjellige typer silisiumnitridkeramikk forskjellige mikrostrukturer (som porøsitet og poremorfologi, kornmorfologi, intergranulær morfologi og intergranulært andrefaseinnhold, etc.). Derfor varierer ytelsen veldig. For å oppnå Si3N4 keramiske materialer med utmerket ytelse, bør Si3N4-pulver av høy kvalitet tilberedes først. Kvaliteten på Si3N4-pulver tilberedt med forskjellige metoder er ikke nøyaktig den samme, noe som fører til forskjeller i bruken, og svikt i mange keramiske materialapplikasjoner tilskrives ofte Fordi utviklere ikke forstår forskjellene mellom forskjellige keramiske pulvere, har de utilstrekkelig forståelse av deres egenskaper. Generelt sett bør Si3N4-pulver av høy kvalitet ha egenskapene til høyt faseinnhold, jevn sammensetning, få urenheter og jevn fordeling i keramikk, liten partikkelstørrelse og smal partikkelstørrelsesfordeling og god dispergerbarhet. Fasen i et godt Si3N4-pulver bør utgjøre minst 90 prosent, fordi under sintringsprosessen til Si3N4 vil en del av fasen forvandles til fasen, og det er ikke nok faseinnhold, noe som vil redusere styrken til det keramiske materialet .

(1) Reaksjonssintringsmetode (RS)

Den generelle støpemetoden er tatt i bruk. Først presses silisiumpulveret inn i en grønn kropp med ønsket form, og plasseres deretter i en nitreringsovn for fornitrering (delvis nitrering) sintring. Den fornitrerende grønne kroppen har en viss styrke og kan utføres ulike mekaniske prosesser (som dreiing, høvling, fresing, boring). Til slutt, ved en temperatur over smeltepunktet for silisium; det grønne legemet er igjen fullstendig nitreret og sintret for å oppnå produkter med liten dimensjonsendring (dvs. etter sintring av den grønne kroppen, krympingshastigheten er veldig liten, den lineære krympingshastigheten er < 011="" prosent).="" produktet="" kan="" brukes="" uten="" sliping.="" reaksjonssintringsmetoden="" er="" egnet="" for="" fremstilling="" av="" deler="" med="" komplekse="" former="" og="" presise="" dimensjoner,="" og="" kostnadene="" er="" også="" lave,="" men="" nitreringstiden="" er="" veldig="">

(2) Hot Press Sintering (HPS)

Si3N4-pulveret og en liten mengde tilsetningsstoffer (som MgO, Al2O3, MgF2, Fe2O3, etc.) blir varmpresset og sintret ved et trykk over 1916 MPa og en temperatur over 1600 grader. Den varmpressede sintrede Si3N4-keramikken som brukes av enkelte selskaper i Storbritannia og USA, har en styrke så høy som 981 MPa eller mer. Tilsetningsstoffer og fasesammensetning under sintring har stor innflytelse på produktegenskaper. På grunn av den strenge kontrollen av sammensetningen av korngrensefasen og riktig varmebehandling etter sintring av Si3N4-keramikk, vil Si3N4-seriens keramiske materialer hvis styrke ikke reduseres vesentlig selv når temperaturen er så høy som 1300 grader (opptil 490MPa eller mer) ) kan oppnås, og krypemotstanden Denaturering kan forbedres med tre størrelsesordener. Hvis det keramiske materialet Si3N4 er forhåndsoksidert ved en høy temperatur på 1400---1500 grader, vil Si2N2O-fasen dannes på overflaten av det keramiske materialet, noe som kan forbedre oksidasjonsmotstanden og høytemperaturstyrken til Si3N4-keramikken betydelig. . De mekaniske egenskapene til Si3N4-keramikk produsert ved varmpressende sintring er overlegne de til reaksjonssintring Si3N4, med høy styrke og høy tetthet. Imidlertid er produksjonskostnadene høye og sintringsutstyret er komplekst. På grunn av den store krympingen av det sintrede legemet, er dimensjonsnøyaktigheten til produktet begrenset til en viss grad. Det er vanskelig å produsere komplekse deler. Bare deler med enkle former kan produseres, og bearbeidingen av arbeidsstykket er også vanskelig.

(3) Atmosfærisk trykksintringsmetode (PLS)

Når det gjelder å øke trykket i sintrende nitrogenatmosfære, øker bruken av Si3N4 dekomponeringstemperatur (vanligvis under N2=1atm trykk, fra 1800 grader C til dekomponering), etter normal trykksintring i temperaturområdet {{4 }} grad C, og deretter i Lufttrykk utføres sintring i temperaturområdet 1800---2000 grad . Hensikten med denne metoden er å bruke lufttrykk for å fremme fortetting av Si3N4-keramikk, og dermed forbedre styrken til keramikken. Egenskapene til de oppnådde produktene er litt lavere enn for varmpressende sintring. Ulempene med denne metoden ligner varmpressende sintring.

(4) Gasstrykksintringsmetode (GPS)

De siste årene har folk forsket mye på lufttrykksintring og oppnådd store fremskritt. Gasstrykksintring av silisiumnitrid utføres ved en temperatur på omtrent 2000 grader under et trykk på 1 ~ 10MPa. Høyt nitrogentrykk undertrykker pyrolyse av silisiumnitrid. På grunn av bruken av høytemperatursintring er tilsetning av mindre sintringshjelpemidler nok til å fremme veksten av Si3N4-korn, og oppnå keramikk med høy seighet med in-situ vekst av lange søyleformede korn med en tetthet > 99 prosent. Derfor kan lufttrykksintring brukes i laboratoriet. Det har fått mer og mer oppmerksomhet i produksjonen. Gasstrykksintret silisiumnitridkeramikk har høy seighet, høy styrke og god slitestyrke, og kan direkte produsere ulike komplekse former nær den endelige formen, noe som i stor grad kan redusere produksjonskostnadene og prosesseringskostnadene. Og produksjonsprosessen er nær produksjonsprosessen for sementert karbid, egnet for masseproduksjon.

5. Forskningsstatus

For Si3N4 og Sialon keramiske sintrede legemer er det tilveiebrakt en prosess for forming ved superplastisitet uten å danne et komposittmateriale og opprettholde en enkelt tilstand, og et sintret legeme dannet i henhold til prosessen er gitt. Silisiumnitrid og Sialon sintret legeme med en relativ tetthet på mer enn 95 prosent og en lineær tetthet på 50 μm i det todimensjonale tverrsnittet av den sintrede kroppen i området 120 til 250; Kompresjon fører til at plastisk deformasjon finner sted ved tøyningshastigheter på mindre enn 10-1/sek. Det dannede sintrede legemet har utmerkede mekaniske egenskaper, spesielt ved normal temperatur.

Si3N4 keramikk er et viktig strukturelt materiale. Det er et superhardt stoff, som har smøreevne og slitestyrke; den reagerer ikke med andre uorganiske syrer bortsett fra flussyre, og har sterk korrosjonsbestandighet og høy temperaturbestandighet. Oksidasjon. Og den kan motstå sjokket av kulde og varme. Den kan varmes opp til mer enn 1,000 grad i luften, og den vil ikke bli ødelagt etter rask avkjøling og rask oppvarming. Det er nettopp på grunn av de utmerkede egenskapene til Si3N4-keramikk at folk ofte bruker det til å lage lagre. , gassturbinblader, mekaniske tetningsringer, permanente former og andre mekaniske komponenter. Hvis varmeoverflaten til motorkomponenter er laget av silisiumnitridkeramikk som er motstandsdyktig mot høy temperatur og vanskelig å overføre varme, kan det ikke bare forbedre kvaliteten på dieselmotorer, spare drivstoff, men også forbedre termisk effektivitet. . Kina, USA, Japan og andre land har utviklet denne dieselmotoren.

Prosess etter sintring

Behandlingsutstyr: utstyrt med CNC graveringsmaskin, senterløs sliping, intern og ekstern sylindrisk sliping, overflatesliping, CNC dreiebenk maskineringssenter, trådskjæring, dreiing, fresing, sliping og annet høypresisjons produksjons- og testutstyr.

Former og inspeksjonsarmaturer

1. Forms levetid: vanligvis semi-permanent. (bortsett fra tapt skum).

2. Leveringstid for støpeform: 10-25 dager, (i henhold til produktstruktur og produktstørrelse).

3. Vedlikehold av verktøy og form: Zhongwei er ansvarlig for presisjonsdeler.

Kvalitetskontroll

1. Kvalitetskontroll: andelen defekte er mindre enn 0,1 prosent .

2. Prøver og prøvekjøring vil bli 100 prosent inspisert under produksjon og før forsendelse, prøveinspeksjon for masseproduksjon i henhold til ISDO-standarder eller kundekrav.

3. Testutstyr: rundhetsmåleinstrument, trekoordinatmåleinstrument, bildekoordinatmåleinstrument, Hexagon trekoordinatmåleinstrument, bildemåleinstrument, tetthetsmåleinstrument, glatthetsmåleinstrument, mikro Vickers hardhetstester.

applikasjon

Ved å dra nytte av den lette vekten og stivheten til Si3N4, kan den brukes til å produsere kulelager, som har høyere presisjon enn metalllagre, genererer mindre varme og kan operere ved høyere temperaturer og korrosive medier. Dampdysene laget av Si3N4-keramikk har egenskapene til slitestyrke og varmebestandighet. De har ingen åpenbare skader etter å ha vært brukt i en 650 graders kjele i flere måneder, mens andre varme- og korrosjonsbestandige dyser av legert stål kun kan brukes i 1-2 måneder under samme forhold. .Si3N4 glødeplugg utviklet i fellesskap av 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 kaldstart av dieselmotorer, og er egnet for direkte dieselmotorer med injeksjon eller ikke-direkte injeksjon. Denne glødepluggen er den mest avanserte og ideelle tenningsenheten for dieselmotorer som er tilgjengelig i dag. Japan Institute of Atomic Energy og Mitsubishi Heavy Industries utviklet en ny råoljepumpe med en rotor som består av 11 Si3N4 keramiske dreieskiver i pumpehuset. Fordi pumpen bruker Si3N4 keramisk rotor med liten termisk ekspansjonskoeffisient og presis luftlager, kan den fungere normalt uten smøring og kjølemedium. Hvis denne pumpen kombineres med en ultravakuumpumpe som en turbomolekylær pumpe, kan det dannes et vakuumsystem som er egnet for kjernefysiske fusjonsreaktorer eller halvlederbehandlingsutstyr.

Ovennevnte er bare noen få brukseksempler på Si3N4-keramikk som konstruksjonsmaterialer. Det antas at med forbedringen av Si3N4-pulverproduksjon, støping, sintring og prosesseringsteknologi, vil ytelsen og påliteligheten fortsette å forbedres, og silisiumnitridkeramikk vil bli mer brukt. På grunn av forbedringen av renheten til Si3N4-råmaterialer, den raske utviklingen av Si3N4-pulverstøpingsteknologi og sintringsteknologi, og den kontinuerlige utvidelsen av bruksområder, tar Si3N4 en stadig viktigere posisjon i industrien som en konstruksjonsstrukturell keramikk. Si3N4 keramikk har utmerkede omfattende egenskaper og rikelig med ressurser, og er et ideelt høytemperatur konstruksjonsmateriale med brede bruksområder og markeder, og alle land i verden konkurrerer om forskning og utvikling. Keramiske materialer har egenskaper som slitestyrke, korrosjonsbestandighet, høy temperaturbestandighet, oksidasjonsmotstand, termisk støtmotstand og lav egenvekt som er vanskelig å sammenligne med generelle metallmaterialer. Keramiske deler av silisiumnitrid tåler det tøffe arbeidsmiljøet som metall- eller polymermaterialer ikke er i stand til, og keramiske deler av silisiumnitrid har brede bruksmuligheter. Etter metallmaterialer og polymermaterialer har det blitt det viktigste grunnleggende materialet som støtter søyleindustrien i det 21. århundre, og har blitt et av de mest aktive forskningsfeltene. I dag legger land rundt om i verden stor vekt på forskning og utvikling. Som et viktig medlem av høytemperatur-strukturkeramikk-familien har den første Si3N4-keramikken mer utmerkede mekaniske egenskaper, termiske egenskaper og kjemisk stabilitet enn andre høytemperatur-strukturkeramikk som oksidkeramikk og karbidkeramikk. Derfor anses de for å være de mest lovende materialene i strukturell keramikk med høy temperatur.