Reaction-sintered SiC سیرامکس اور ان کی خصوصیات پر مطالعہ

سلیکن کاربائیڈ کیوں اہم ہے؟

Silicon carbide (SiC) ایک مرکب ہے جو سلیکون اور کاربن ایٹموں کے درمیان ہم آہنگی بانڈز سے بنتا ہے، جو اپنی بہترین لباس مزاحمت، تھرمل جھٹکا مزاحمت، سنکنرن مزاحمت، اور اعلی تھرمل چالکتا کے لیے جانا جاتا ہے۔ یہ بڑے پیمانے پر ایرو اسپیس، مکینیکل مینوفیکچرنگ، پیٹرو کیمیکلز، میٹل سمیلٹنگ، اور الیکٹرانکس انڈسٹری میں استعمال ہوتا ہے، خاص طور پر لباس مزاحم حصوں اور اعلی درجہ حرارت کے ساختی اجزاء بنانے کے لیے۔ری ایکشن-sintered سلکان کاربائیڈ سیرامکسصنعتی پیمانے پر پیداوار حاصل کرنے والے پہلے ساختی سیرامکس میں شامل ہیں۔ روایتیرد عمل سے بنے ہوئے سلکان کاربائیڈ سیرامکسسلکان کاربائیڈ پاؤڈر اور تھوڑی مقدار میں کاربن پاؤڈر سے ہائی ٹمپریچر سلکان انفلٹریشن ری ایکشن سنٹرنگ کے ذریعے بنائے جاتے ہیں، جس کے لیے لمبے وقت، زیادہ درجہ حرارت، زیادہ توانائی کی کھپت، اور زیادہ لاگت کی ضرورت ہوتی ہے۔ ری ایکشن سنٹرڈ سلکان کاربائیڈ ٹیکنالوجی کے بڑھتے ہوئے استعمال کے ساتھ، روایتی طریقے پیچیدہ شکل کی صنعتی مانگ کو پورا کرنے کے لیے ناکافی ہیں۔سلکان کاربائیڈ سیرامکس.

حالیہ پیش رفت کیا ہیں؟Reaction-Sintered Silicon Carbide?

حالیہ پیشرفت نے اعلی کثافت، اعلی موڑنے والی طاقت کی پیداوار کا باعث بنی ہے۔سلکان کاربائیڈ سیرامکسنینو سائز کے سلکان کاربائیڈ پاؤڈر کا استعمال، مواد کی میکانکی خصوصیات کو نمایاں طور پر بہتر کرتا ہے۔ تاہم، نینو سائز کے سلکان کاربائیڈ پاؤڈر کی زیادہ قیمت، جس کی قیمت دسیوں ہزار ڈالر فی ٹن ہے، بڑے پیمانے پر استعمال میں رکاوٹ ہے۔ اس کام میں، ہم نے وسیع پیمانے پر دستیاب لکڑی کے چارکول کو کاربن ماخذ کے طور پر اور مائکرون سائز کے سلکان کاربائیڈ کو مجموعی طور پر استعمال کیا، جس کی تیاری کے لیے سلپ کاسٹنگ ٹیکنالوجی کا استعمال کیا گیا۔رد عمل-sintered سلکان کاربائڈ سیرامکسبز جسم. یہ نقطہ نظر سلکان کاربائیڈ پاؤڈر کی پہلے سے ترکیب سازی کی ضرورت کو ختم کرتا ہے، پیداواری لاگت کو کم کرتا ہے، اور بڑی، پیچیدہ شکل کی پتلی دیواروں والی مصنوعات کی تیاری کے قابل بناتا ہے، جس سے کارکردگی اور اطلاق کو بہتر بنانے کا حوالہ ملتا ہے۔رد عمل سے بنے ہوئے سلکان کاربائیڈ سیرامکس.

خام مال کیا استعمال کیا گیا تھا؟

تجربے میں استعمال ہونے والے خام مال میں شامل ہیں:

سلیکون کاربائیڈ جس کا میڈین پارٹیکل سائز (d50) 3.6 μm اور طہارت (w(SiC)) ≥ 98%

کاربن بلیک جس کا میڈین پارٹیکل سائز (d50) 0.5 μm اور طہارت (w©) ≥ 99%

10 μm کے درمیانی ذرہ سائز (d50) کے ساتھ گریفائٹ اور پاکیزگی (w©) ≥ 99%

منتشر کرنے والے: Polyvinylpyrrolidone (PVP) K30 (K قدر 27-33) اور K90 (K قدر 88-96)

پانی کم کرنے والا: پولی کاربو آکسیلیٹ CE-64

ریلیز ایجنٹ: اے او

ڈیونائزڈ پانی

تجربہ کیسے کیا گیا؟

تجربہ اس طرح کیا گیا تھا:

یکساں طور پر ملا ہوا گارا حاصل کرنے کے لیے 4 گھنٹے تک الیکٹرک مکسر کا استعمال کرتے ہوئے ٹیبل 1 کے مطابق خام مال کو ملانا۔

سلیری واسکاسیٹی ≤ 1000 mPa·s کو مدنظر رکھتے ہوئے، مخلوط گارا کو سلپ کاسٹنگ کے لیے تیار کردہ جپسم سانچوں میں ڈالا جاتا تھا، جپسم کے سانچوں کے ذریعے 2-3 منٹ تک پانی کی کمی کی اجازت دی جاتی ہے تاکہ سبز جسم بن سکیں۔

گرین باڈیز کو 48 گھنٹے کے لیے ٹھنڈی جگہ پر رکھا گیا، پھر سانچوں سے ہٹا دیا گیا، اور ویکیوم ڈرائینگ اوون میں 80 ° C پر 4-6 گھنٹے کے لیے خشک کیا گیا۔

سبز لاشوں کی ڈیگمنگ ایک مفل فرنس میں 800 ° C پر 2 گھنٹے کے لیے پرفارم حاصل کرنے کے لیے کی گئی۔

پرفارمز کو کاربن بلیک، سلکان پاؤڈر، اور بوران نائٹرائڈ کے مخلوط پاؤڈر میں 1:100:2000 کے بڑے تناسب میں سرایت کیا گیا تھا، اور مکمل طور پر باریک پاؤڈرڈ سلیکون کاربائیڈ سیرامکس حاصل کرنے کے لیے 1720 ° C پر 2 گھنٹے کے لیے بھٹی میں ڈالا گیا تھا۔ .

کارکردگی کی جانچ کے لیے کون سے طریقے استعمال کیے گئے؟

کارکردگی کی جانچ میں شامل ہیں:

کمرے کے درجہ حرارت پر روٹری ویسکومیٹر کا استعمال کرتے ہوئے مختلف مکسنگ اوقات (1-5 گھنٹے) میں گارا کی چپکنے کی پیمائش کرنا۔

قومی معیار GB/T 25995-2010 کے بعد پرفارم کے حجم کی کثافت کی پیمائش۔

GB/T 6569-2006 کے مطابق 1720°C پر سینٹرڈ نمونوں کی موڑنے کی طاقت کی پیمائش، نمونے کے طول و عرض 3 ملی میٹر × 4 ملی میٹر × 36 ملی میٹر، 30 ملی میٹر کی مدت، اور لوڈنگ کی رفتار 0.5 ملی میٹر· منٹ^-1 .

XRD اور SEM کا استعمال کرتے ہوئے 1720 ° C پر sintered نمونوں کے مرحلے کی ساخت اور مائکرو اسٹرکچر کا تجزیہ کرنا۔

مکسنگ ٹائم سلری واسکاسیٹی، پریفارم والیوم کثافت، اور ظاہری پورسٹی کو کیسے متاثر کرتا ہے؟

اعداد و شمار 1 اور 2 بالترتیب نمونہ 2# کے لیے اختلاط کے وقت اور سلری واسکاسیٹی کے درمیان تعلق، اور اختلاط کے وقت اور پیشگی حجم کی کثافت اور ظاہری پورسٹی کے درمیان تعلق کو ظاہر کرتے ہیں۔

شکل 1 بتاتی ہے کہ جیسے جیسے اختلاط کا وقت بڑھتا ہے، ویسکوسیٹی کم ہوتی جاتی ہے، 4 گھنٹے میں کم از کم 721 mPa·s تک پہنچ جاتی ہے اور پھر مستحکم ہوجاتی ہے۔

شکل 2 سے پتہ چلتا ہے کہ نمونہ 2# میں حجم کی زیادہ سے زیادہ کثافت 1.47 g·cm^-3 ہے اور کم از کم ظاہری پوروسیٹی 32.4% ہے۔ کم viscosity کے نتیجے میں بہتر بازی ہوتی ہے، جس سے زیادہ یکساں گارا اور بہتر ہوتا ہےسلکان کاربائڈ سیرامککارکردگی مکسنگ کا ناکافی وقت سلکان کاربائیڈ فائن پاؤڈر کے ناہموار اختلاط کا باعث بنتا ہے، جب کہ ضرورت سے زیادہ اختلاط کا وقت زیادہ پانی کو بخارات بناتا ہے، جس سے نظام غیر مستحکم ہوتا ہے۔ مکمل طور پر باریک پاؤڈرڈ سلکان کاربائیڈ سیرامکس کی تیاری کے لیے مکسنگ کا بہترین وقت 4 گھنٹے ہے۔

جدول 2 میں شامل کردہ گریفائٹ اور نمونہ 6# بغیر اضافی گریفائٹ کے ساتھ slurry viscosity، preform حجم کی کثافت، اور نمونہ 2# کی ظاہری پورسٹی کی فہرست دی گئی ہے۔ گریفائٹ کا اضافہ گارا کی چپچپا پن کو کم کرتا ہے، پیشگی حجم کی کثافت کو بڑھاتا ہے، اور گریفائٹ کے چکنا کرنے والے اثر کی وجہ سے ظاہری سوراخ کو کم کرتا ہے، جس کے نتیجے میں مکمل طور پر باریک پاؤڈر کی بہتر بازی اور کثافت میں اضافہ ہوتا ہے۔سلکان کاربائیڈ سیرامکس. گریفائٹ کے بغیر، گارا زیادہ چپکنے والی، غریب بازی، اور استحکام رکھتا ہے، جس سے گریفائٹ کا اضافہ ضروری ہوتا ہے۔

شکل 3 مختلف کاربن بلیک مواد کے ساتھ نمونوں کی پیشگی حجم کی کثافت اور ظاہری پوروسیٹی کو دکھاتا ہے۔ نمونہ 2# میں سب سے زیادہ حجم کی کثافت 1.47 g·cm^-3 ہے اور سب سے کم ظاہری پوروسیٹی 32.4% ہے۔ تاہم، بہت کم پوروسیٹی سلکان کی دراندازی میں رکاوٹ ہے۔

شکل 4 نمونہ 2# پرفارمز کے XRD سپیکٹرا اور 1720 ° C پر سینٹرڈ نمونے دکھاتا ہے۔ پیشگی شکلوں میں گریفائٹ اور β-SiC ہوتا ہے، جبکہ sintered نمونوں میں Si، β-SiC، اور α-SiC ہوتا ہے، جو اس بات کی نشاندہی کرتا ہے کہ کچھ β-SiC اعلی درجہ حرارت پر α-SiC میں تبدیل ہو گئے ہیں۔ sintered نمونے اعلی درجہ حرارت کے سلکان کی دراندازی کی وجہ سے Si میں اضافہ اور C مواد میں کمی کو بھی ظاہر کرتے ہیں، جہاں Si C کے ساتھ رد عمل ظاہر کر کے SiC بناتا ہے، چھیدوں کو بھرتا ہے۔

شکل 5 مختلف نمونوں کے پرفارمس کے فریکچر مورفولوجی کو ظاہر کرتا ہے۔ تصاویر باریک سلکان کاربائیڈ، گریفائٹ، اور pores کو ظاہر کرتی ہیں۔ نمونے 1#، 4#، اور 5# میں ناہموار اختلاط کی وجہ سے بڑے فلیک فیزز اور زیادہ غیر مساوی طور پر تقسیم شدہ چھید ہوتے ہیں، جس کے نتیجے میں پیشگی کی کثافت کم ہوتی ہے اور زیادہ پوروسیٹی ہوتی ہے۔ 5.94% (w) کاربن بلیک کے ساتھ نمونہ 2# بہترین مائیکرو اسٹرکچر کو ظاہر کرتا ہے۔

شکل 6 1720 ° C پر سنٹرنگ کے بعد نمونہ 2# کی فریکچر مورفولوجی کو ظاہر کرتا ہے، کم سے کم پورسٹی کے ساتھ مضبوطی سے اور یکساں طور پر تقسیم شدہ سلکان کاربائیڈ ذرات دکھاتا ہے۔ سلکان کاربائیڈ کے ذرات کی نشوونما اعلی درجہ حرارت کے اثرات کی وجہ سے ہوتی ہے۔ چھوٹے نئے تشکیل شدہ SiC ذرات بھی ری ایکشن sintering سے اصل SiC کنکال کے ذرات کے درمیان دیکھے جاتے ہیں، جس میں کچھ بقایا Si اصل سوراخوں کو بھرتے ہیں، تناؤ کے ارتکاز کو کم کرتے ہیں لیکن ممکنہ طور پر اس کے کم پگھلنے والے نقطہ کی وجہ سے اعلی درجہ حرارت کی کارکردگی کو متاثر کرتے ہیں۔ sintered پروڈکٹ کی حجم کی کثافت 3.02 g·cm^-3 اور موڑنے کی طاقت 580 MPa ہے، جو عام کی طاقت سے دوگنا زیادہ ہے۔رد عمل-sintered سلکان کاربائڈ.

نتائج

مکمل طور پر باریک پاؤڈر تیار کرنے کے لیے استعمال ہونے والی گارا کو مکس کرنے کا بہترین وقتسلکان کاربائیڈ سیرامکس4 گھنٹے ہے. گریفائٹ کو شامل کرنے سے گندگی کی viscosity کم ہوتی ہے، پہلے سے موجود حجم کی کثافت میں اضافہ ہوتا ہے، اور ظاہری پوروسیٹی میں کمی آتی ہے، جس سے مکمل باریک پاؤڈر کی کثافت بڑھ جاتی ہے۔سلکان کاربائیڈ سیرامکس.

مکمل طور پر باریک پاؤڈر سلیکون کاربائیڈ سیرامکس کی تیاری کے لیے بہترین کاربن بلیک مواد 5.94% (w) ہے۔

sintered سلکان کاربائیڈ کے ذرات مضبوطی سے اور یکساں طور پر کم سے کم پوروسیٹی کے ساتھ تقسیم کیے جاتے ہیں، جس سے ترقی کا رجحان ظاہر ہوتا ہے۔ sintered مصنوعات کی کثافت 3.02 g·cm^-3 ہے، اور موڑنے کی طاقت 580 MPa ہے، جس سے مکمل طور پر باریک پاؤڈر کی مکینیکل طاقت اور کثافت میں نمایاں بہتری آتی ہے۔سلکان کاربائیڈ سیرامکس.**

ہم Semicorex میں مہارت رکھتے ہیں۔سی سیرامکساور دیگر سیرامک ​​میٹریل جو سیمی کنڈکٹر مینوفیکچرنگ میں لاگو ہوتے ہیں، اگر آپ کے پاس کوئی پوچھ گچھ ہے یا اضافی تفصیلات کی ضرورت ہے، تو براہ کرم ہم سے رابطہ کرنے میں ہچکچاہٹ محسوس نہ کریں۔

رابطہ فون: +86-13567891907

ای میل: sales@semicorex.com