Keraamiset piinitridiosat

Piinitridikeramiikka on epäorgaanista materiaalia olevaa keramiikkaa, joka ei kutistu sintrauksen aikana. Piinitridi on erittäin vahvaa, erityisesti kuumapuristettu piinitridi, joka on yksi maailman kovimmista aineista. Piinitridikeraamisilla osilla on korkea lujuus, pieni tiheys ja korkea lämpötilan kestävyys.

Si3N4-keramiikka on kovalenttinen sidosyhdiste, perusrakenneyksikkö on [SiN4]-tetraedri, piiatomi sijaitsee tetraedrin keskellä ja sen ympärillä on neljä typpiatomia, jotka sijaitsevat tetraedrin neljässä kärjessä, ja sitten joka kolmas Jokainen tetraedri jakaa atomin muodon muodostaen jatkuvan ja kiinteän verkkorakenteen kolmiulotteisessa avaruudessa.

Zhongwei Precision on sitoutunut tarjoamaan kotimaisille ja ulkomaisille asiakkaille kehittynyttä keramiikkaa, jolla on korkea lujuus, korkea sitkeys, kulutuskestävyys, korroosionkestävyys ja korkeita lämpötiloja. Se on korkean teknologian yritys, joka integroi tarkkuuskeraamisten teollisten tarkkuuskeraamisten tuotteiden T&K:n, tuotannon ja myynnin. Useilla nykyaikaisilla erittäin tarkoilla laitteilla se on itsenäisesti toteuttanut keraamisten osien koko tuotantoprosessin keraamisen jauheen valmistuksesta, vihreän rungon muovauksesta, korkean lämpötilan sintrauksesta keraamisen materiaalin viimeistelyyn.

Tuote Description

1. Toteutusstandardit: yritys noudattaa tiukasti ISO9001-sertifikaattia, ja tuotteet ovat läpäisseet ROHS-, FDA-EU-sertifioinnin jne.

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

3. Pääprosessit: injektointi, ruiskuvalu, nauhavalu, isostaattinen puristus, 3D-tulostus

4. Keramiikkamateriaalit:

Se valmistaa pääasiassa valmiita keraamisia tankoja, keraamisia putkia, keraamisia renkaita, keraamisia levyjä, keraamisia imukuppeja, keraamisia teriä ja muita erikoismuotoiltuja keraamisia rakenteita. Tärkeimmät keraamiset materiaalit ovat alumiinioksidi, zirkoniumoksidi, piikarbidi, piinitridi ja alumiininitridikeramiikka. Korkean lämpötilan kestävyys, kulutuskestävyys, korroosionkestävyys, hapon ja alkalin kestävyys, antimagneettinen, paineenkestävyys. Ja 3D-tulostus jne. räätälöidään asiakkaan vaatimusten mukaan.

Yhdistetty putki, sen korkea kulutuskestävyys kestää tehokkaasti materiaalin kulumista ja iskuja.

Valmistusmenetelmä ja tuotteen nykyinen tilanne

1. Perusominaisuudet

Monet piinitridin ominaisuudet johtuvat tästä rakenteesta. Pure Si3N4 on 3119, jossa on kaksi ja kiderakennetta, jotka molemmat ovat kuusikulmaisia. Sen hajoamislämpötila on 1800 astetta ilmassa ja 1850 astetta 011MPa typessä. Si3N4:llä on alhainen lämpölaajenemiskerroin ja korkea lämmönjohtavuus, joten sillä on erinomainen lämpöiskun kestävyys. Kuumapuristettu sintrattu piinitridi ei hajoa edes 1000 asteeseen kuumennettaessa ja kylmään veteen laitettuna. Ei liian korkeassa lämpötilassa Si3N4:llä on korkea lujuus ja iskunkestävyys, mutta se vaurioituu käyttöajan pidentyessä yli 1200 astetta, mikä vähentää sen lujuutta, ja se on alttiimpi väsymisvaurioille yli 1450 astetta, joten Si3N4 käyttölämpötila ei yleensä ylitä 1300 astetta. Si3N4:n alhaisen teoreettisen tiheyden vuoksi se on paljon kevyempi kuin teräs ja tekninen superseosteräs. Siksi paikoissa, joissa vaaditaan materiaaleja, joilla on korkea lujuus, pieni tiheys, korkea lämpötilankesto ja muut ominaisuudet, piinitridikeraamisten osien käyttö seosteräksen korvaamiseksi on toinen aika. Se on enemmän kuin tarkoituksenmukaista.

2. Materiaalin ominaisuudet

Erinomaisena korkean lämpötilan suunnittelumateriaalina Si3N4-keraaminen materiaali voi olla eniten hyötyä sen sovelluksessa korkean lämpötilan alalla. Si3N4:n tuleva kehityssuunta on: (1) antaa täysi peli ja hyödyntää itse Si3N4:n erinomaisia ​​ominaisuuksia; (2) kehittää joitain uusia sulatteita, kun Si3N4-jauhetta sintrataan, sekä tutkia ja valvoa olemassa olevien juoksutteiden parhaita komponentteja; (3) parantaa jauhatus-, muovaus- ja sintrausprosessia; ⑷ kehittää Si3N4- ja piikarbidikomposiittia ja muita materiaaleja tuottaakseen enemmän korkean suorituskyvyn komposiittimateriaaleja. Si3N4-keramiikan käyttö autojen moottoreissa on luonut uuden tilanteen uusien korkeita lämpötiloja kestävien rakennemateriaalien kehittämiselle. Autoteollisuus itsessään on monialainen toimiala, jossa yhdistyvät erilaisten teknologioiden huipentuma. Kiina on muinainen sivilisaatio, jolla on pitkä historia ja joka on saavuttanut loistavia saavutuksia keramiikan kehityksen historiassa. Uudistus- ja avautumisprosessin myötä Kiina tulee jonakin päivänä myös sijoittumaan maailman autoteollisuuden suurimpien maiden joukkoon ja luomaan suurempaa loistoa keramiikkateollisuuden kehitykselle.

Se kestää erittäin korkeita lämpötiloja, ja sen lujuus voidaan säilyttää korkeassa 1200 asteen lämpötilassa ilman, että se laskee. Se ei sula sulaksi kuumentamisen jälkeen, eikä hajoa ennen kuin 1900 astetta. Ja kaustinen soodaliuos alle 30 prosenttia, se kestää myös monien orgaanisten happojen korroosiota; samalla se on korkean suorituskyvyn sähköä eristävä materiaali.

3. Prosessimenetelmä

Se valmistetaan raaka-aineena olevasta piijauheesta, joka ensin muotoillaan haluttuun muotoon tavanomaisella muovausmenetelmällä, ja esinitridointi suoritetaan typessä korkeassa 1200 asteen lämpötilassa, jotta osa piijauheesta reagoi. typen kanssa piinitridin muodostamiseksi. Koko keholla on jo tietty voima. Sitten toinen nitridointi suoritetaan korkean lämpötilan uunissa 1350-1450 astetta reagoidakseen piinitridiksi. Piinitridiä, jonka teoreettinen tiheys on 99 prosenttia, voidaan saada kuumapuristussintrauksella.

4. Valmistusmenetelmä

Piinitridikeraamisten osien valmistustekniikka on kehittynyt nopeasti viime vuosina. Valmistustekniikka keskittyy pääasiassa reaktiosintrausmenetelmään, kuumapuristussintrausmenetelmään, ilmakehän painesintrausmenetelmään, ilmanpainesintrausmenetelmään ja muihin tyyppeihin. Erilaisista valmistusprosesseista johtuen erityyppisillä piinitridikeramiikalla on erilaiset mikrorakenteet (kuten huokoisuus ja huokosmorfologia, raemorfologia, rakeiden välinen morfologia ja rakeiden välinen toisen faasin sisältö jne.). Siksi suorituskyky vaihtelee suuresti. Erinomaisten Si3N4-keraamisten materiaalien saamiseksi on ensin valmistettava korkealaatuinen Si3N4-jauhe. Eri menetelmillä valmistetun Si3N4-jauheen laatu ei ole täsmälleen sama, mikä johtaa eroihin sen käytössä, ja useiden keraamisten materiaalien sovellusten epäonnistumisen syynä on usein Koska kehittäjät eivät ymmärrä eri keraamisten jauheiden välisiä eroja, heillä on riittämätön ymmärrystä niiden ominaisuuksista. Yleisesti ottaen korkealaatuisella Si3N4-jauheella tulisi olla korkean faasin pitoisuus, tasainen koostumus, vähän epäpuhtauksia ja tasainen jakautuminen keramiikassa, pieni hiukkaskoko ja kapea hiukkaskokojakautuma ja hyvä dispergoituvuus. Hyvässä Si3N4-jauheessa faasin tulee olla vähintään 90 prosenttia, koska Si3N4:n sintrausprosessin aikana osa faasista muuttuu faasiksi, eikä faasisisältöä ole riittävästi, mikä heikentää keraamisen materiaalin lujuutta. .

(1) Reaktiosintrausmenetelmä (RS)

Yleistä muovausmenetelmää käytetään. Ensin piijauhe puristetaan halutun muotoiseksi vihreäksi kappaleeksi ja asetetaan sitten nitrausuuniin esinitraus (osittainen nitraus) sintrausta varten. Esinitridatulla vihreällä rungolla on tietty lujuus ja se voidaan suorittaa erilaisia ​​mekaanisia työstöjä (kuten sorvaus, höyläys, jyrsintä, poraus). Lopuksi piin sulamispisteen yläpuolella olevassa lämpötilassa; raakakappale nitrataan ja sintrataan jälleen täysin, jotta saadaan tuotteita, joilla on vähän kokomuutoksia (eli raakakappalesintrauksen jälkeen, kutistumisnopeus on hyvin pieni, lineaarinen kutistumisnopeus on < 011="" prosenttia).="" tuotetta="" voidaan="" käyttää="" ilman="" jauhamista.="" reaktiosintrausmenetelmä="" soveltuu="" monimutkaisen="" muotoisten="" ja="" tarkan="" kokoisten="" osien="" valmistukseen,="" ja="" kustannukset="" ovat="" myös="" alhaiset,="" mutta="" nitrausaika="" on="" erittäin="">

(2) Hot Press Sintraus (HPS)

Si3N4-jauhe ja pieni määrä lisäaineita (kuten MgO, Al2O3, MgF2, Fe2O3 jne.) kuumapuristetaan ja sintrataan yli 1916 MPa:n paineessa ja yli 1600 asteen lämpötilassa. Joidenkin Yhdistyneen kuningaskunnan ja Yhdysvaltojen yritysten käyttämän kuumapuristetun sintratun Si3N4-keramiikan lujuus on jopa 981 MPa tai enemmän. Lisäaineilla ja faasikoostumuksella sintrauksen aikana on suuri vaikutus tuotteen ominaisuuksiin. Raerajafaasin koostumuksen tiukan valvonnan ja Si3N4-keramiikan sintrauksen jälkeisen asianmukaisen lämpökäsittelyn ansiosta Si3N4-sarjan keraamiset materiaalit, joiden lujuus ei heikkene merkittävästi, vaikka lämpötila on jopa 1300 astetta (jopa 490 MPa tai enemmän). ) voidaan saada, ja virumisvastus Denaturaatiota voidaan parantaa kolmella suuruusluokalla. Jos Si3N4-keraaminen materiaali esihapetetaan korkeassa 1400---1500 asteen lämpötilassa, keraamisen materiaalin pinnalle muodostuu Si2N2O-faasi, mikä voi parantaa merkittävästi Si3N4-keramiikan hapettumiskestävyyttä ja korkean lämpötilan lujuutta. . Kuumapuristussintrauksella valmistetun Si3N4-keramiikan mekaaniset ominaisuudet ovat paremmat kuin reaktiosintrauksen Si3N4, ja niillä on suuri lujuus ja tiheys. Valmistuskustannukset ovat kuitenkin korkeat ja sintrauslaitteet monimutkaiset. Sintratun kappaleen suuren kutistumisen vuoksi tuotteen mittatarkkuus on rajoitettu jossain määrin. Monimutkaisia ​​osia on vaikea valmistaa. Vain muodoltaan yksinkertaisia ​​osia voidaan valmistaa, ja myös työkappaleen työstäminen on vaikeaa.

(3) Ilmakehänpainesintrausmenetelmä (PLS)

Mitä tulee typpiatmosfäärin sintrauspaineen nostamiseen, Si3N4:n hajoamislämpötila nousee (yleensä N2=1atm-paineessa, 1800 C:sta hajoamiseen) normaalipainesintrauksen jälkeen lämpötila-alueella {{4 }} astetta C, ja sitten ilmanpaineessa sintraus suoritetaan lämpötila-alueella 1800---2000 astetta. Tämän menetelmän tarkoituksena on käyttää ilmanpainetta edistämään Si3N4-keramiikan tiivistymistä, mikä parantaa keramiikan lujuutta. Saatujen tuotteiden ominaisuudet ovat hieman alhaisemmat kuin kuumapuristussintrauksen ominaisuudet. Tämän menetelmän haitat ovat samanlaisia ​​kuin kuumapuristussintraus.

(4) Kaasun painesintrausmenetelmä (GPS)

Viime vuosina ihmiset ovat tehneet paljon tutkimusta ilmanpainesintrauksesta ja saavuttaneet suurta edistystä. Piinitridin kaasupainesintraus suoritetaan noin 2000 asteen lämpötilassa 1 - 10 MPa paineessa. Korkea typenpaine estää piinitridin pyrolyysin. Korkean lämpötilan sintrauksen käytön ansiosta sintrausapuaineiden vähentäminen riittää edistämään Si3N4-rakeiden kasvua ja saamaan erittäin sitkeää keramiikkaa, jossa kasvaa in situ pitkiä pylväsmäisiä rakeita, joiden tiheys on > 99 prosenttia. Siksi ilmapainesintrausta voidaan käyttää laboratoriossa Se on saanut yhä enemmän huomiota tuotannossa. Kaasupainesintratulla piinitridikeramiikalla on korkea sitkeys, korkea lujuus ja hyvä kulutuskestävyys, ja ne voivat tuottaa suoraan erilaisia ​​monimutkaisia ​​muotoja lähellä lopullista muotoa, mikä voi merkittävästi vähentää tuotantokustannuksia ja jalostuskustannuksia. Ja sen tuotantoprosessi on lähellä sementoidun kovametallin tuotantoprosessia, joka soveltuu massatuotantoon.

5. Tutkimuksen tila

Si3N4- ja Sialon-keraamisille sintratuille kappaleille on aikaansaatu prosessi superplastisuuden muodostamiseksi ilman komposiittimateriaalin muodostamista ja yhden tilan säilyttämistä, ja aikaansaadaan menetelmän mukaisesti muodostettu sintrattu kappale. Piinitridi- ja Sialonsintrattu kappale, jonka suhteellinen tiheys on yli 95 prosenttia ja lineaarinen tiheys 50 μm sintratun kappaleen kaksiulotteisessa poikkileikkauksessa välillä 120-250; Puristus saa aikaan plastisen muodonmuutoksen alle 10-1/s:n jännitysnopeuksilla. Muodostuneella sintratulla kappaleella on erinomaiset mekaaniset ominaisuudet erityisesti normaalilämpötilassa.

Si3N4-keramiikka on tärkeä rakennemateriaali. Se on superkova aine, jolla on voitelukyky ja kulutuskestävyys; se ei reagoi muiden epäorgaanisten happojen kanssa paitsi fluorivetyhapon kanssa, ja sillä on vahva korroosionkestävyys ja korkeiden lämpötilojen kestävyys. Hapetus. Ja se kestää kylmän ja lämmön iskuja. Se voidaan lämmittää yli 1,000 asteeseen ilmassa, eikä se hajoa nopean jäähdytyksen ja nopean kuumennuksen jälkeen. Juuri Si3N4-keramiikan erinomaisten ominaisuuksien vuoksi ihmiset käyttävät sitä usein laakereiden valmistukseen. , kaasuturbiinien siivet, mekaaniset tiivisterenkaat, pysyvät muotit ja muut mekaaniset komponentit. Jos moottorin osien lämmityspinta on valmistettu piinitridikeramiikasta, joka kestää korkeita lämpötiloja ja on vaikea siirtää lämpöä, se ei voi vain parantaa dieselmoottoreiden laatua, säästää polttoainetta, mutta myös parantaa lämpötehokkuutta. . Kiina, Yhdysvallat, Japani ja muut maat ovat kehittäneet tämän dieselmoottorin.

Prosessi sintrauksen jälkeen

Käsittelylaitteet: varustettu CNC-kaiverruskoneella, keskittömällä hiomalla, sisäisellä ja ulkoisella sylinterimäisellä hiomalla, pintahionnolla, CNC-sorvin työstökeskuksella, langanleikkauksella, sorvauksella, jyrsimällä, hiomalla ja muilla korkean tarkkuuden tuotanto- ja testauslaitteilla.

Muotit ja tarkastuskalusteet

1. Muotin käyttöikä: yleensä puolipysyvä. (paitsi hävinnyt vaahto).

2. Muotin toimitusaika: 10-25 päivää (tuotteen rakenteen ja koon mukaan).

3. Työkalut ja muotin huolto: Zhongwei vastaa tarkkuusosista.

Laadunvalvonta

1. Laadunvalvonta: vikojen määrä on alle 0,1 prosenttia .

2. Näytteet ja koeajo tarkastetaan 100-prosenttisesti tuotannon aikana ja ennen lähetystä, massatuotannon näytetarkastus ISDO-standardien tai asiakkaan vaatimusten mukaisesti.

3. Testauslaitteet: pyöreyden mittauslaite, kolmen koordinaatin mittauslaite, kuvakoordinaattimittauslaite, kuusikulmio kolmikoordinaattinen mittauslaite, kuvanmittauslaite, tiheysmittauslaite, sileyden mittauslaite, mikro-Vickers-kovuusmittari.

Sovellus

Si3N4:n keveyttä ja jäykkyyttä hyödyntäen sitä voidaan käyttää kuulalaakereiden valmistukseen, jotka ovat tarkempia kuin metallilaakerit, tuottavat vähemmän lämpöä ja voivat toimia korkeammissa lämpötiloissa ja syövyttävissä aineissa. Si3N4-keramiikasta valmistetuilla höyrysuuttimilla on kulutuskestävyys ja lämmönkestävyys. Niissä ei ole ilmeisiä vaurioita, kun niitä on käytetty 650 asteen kattilassa useiden kuukausien ajan, kun taas muita lämmön- ja korroosionkestäviä seosterässuuttimia voidaan käyttää vain 1-2 kuukautta samoissa olosuhteissa. .Si3N4-hehkutulppa, jonka ovat kehittäneet Shanghai Institute of Silicate, Kiinan tiedeakatemia, Shanghai Institute of Internal Combustion Engine, Sähkö- ja konetekniikan ministeriö ja Zhongwei Precision ratkaisee dieselmoottoreiden vaikean kylmäkäynnistyksen ongelman ja soveltuu suoraan ruiskutus- tai ei-suoraruiskutusdieselmoottorit. Tämä hehkutulppa on edistynein ja ihanteellinen dieselmoottorin sytytyslaite, joka on saatavilla nykyään. Japan Institute of Atomic Energy ja Mitsubishi Heavy Industries kehittivät onnistuneesti uuden raakaöljypumpun, jonka roottori koostuu 11 Si3N4-keraamisesta kääntöpöydästä pumpun pesässä. Koska pumppu käyttää Si3N4-keraamista roottoria, jolla on pieni lämpölaajenemiskerroin ja tarkka ilmalaakeri, se voi toimia normaalisti ilman voitelu- ja jäähdytysväliainetta. Jos tämä pumppu yhdistetään ultratyhjiöpumpun, kuten turbomolekyylipumpun, kanssa, voidaan muodostaa tyhjiöjärjestelmä, joka soveltuu ydinfuusioreaktoreihin tai puolijohdekäsittelylaitteisiin.

Yllä olevat ovat vain muutamia esimerkkejä Si3N4-keramiikasta rakennemateriaaleina. Uskotaan, että Si3N4-jauheen tuotannon, muovauksen, sintraus- ja prosessointitekniikan parantamisen myötä sen suorituskyky ja luotettavuus paranevat edelleen ja piinitridikeramiikkaa käytetään laajemmin. Si3N4-raaka-aineiden puhtauden paranemisen, Si3N4-jauhemuovaustekniikan ja sintraustekniikan nopean kehityksen sekä sovellusalueiden jatkuvan laajentumisen ansiosta Si3N4 on ottamassa yhä tärkeämpää asemaa teollisuudessa teknisenä rakennekeramiikkana. Si3N4-keramiikalla on erinomaiset kokonaisvaltaiset ominaisuudet ja runsaat resurssit, ja se on ihanteellinen korkeiden lämpötilojen rakennemateriaali, jolla on laajat sovellusalueet ja markkinat, ja kaikki maailman maat kilpailevat tutkimuksesta ja kehityksestä. Keraamisilla materiaaleilla on kulutuskestävyys, korroosionkestävyys, korkean lämpötilan kestävyys, hapettumisenkestävyys, lämpöiskunkestävyys ja alhainen ominaispaino, joita on vaikea verrata yleisiin metallimateriaaleihin. Piinitridikeraamiset osat kestävät ankaran työympäristön, johon metalli- tai polymeerimateriaalit eivät kykene, ja piinitridikeraamisilla osilla on laajat käyttömahdollisuudet. Metallimateriaalien ja polymeerimateriaalien jälkeen siitä on tullut 2000-luvun pilariteollisuutta tukeva keskeinen perusmateriaali ja yksi aktiivisimmista tutkimusaloista. Nykyään maat ympäri maailmaa pitävät sen tutkimusta ja kehitystä erittäin tärkeänä. Tärkeänä korkean lämpötilan rakennekeramiikkaperheen jäsenenä Ensimmäisellä Si3N4-keramiikalla on erinomaiset mekaaniset ominaisuudet, lämpöominaisuudet ja kemiallinen stabiilisuus kuin muilla korkean lämpötilan rakennekeramiioilla, kuten oksidikeramiikalla ja kovametallikeramiikalla. Siksi niitä pidetään lupaavimpana materiaaleina korkean lämpötilan rakennekeramiikassa.