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瓷球的热等静压和冷等静压的技术 瓷球制品的性能特征
发布时间:2021-07-10 浏览次数:1073次

瓷球的热等静压和冷等静压的技术


等静压成形是目前生产瓷球的主要成形方式。 热等静压工艺通过氩气和氮气等惰性气体向加工部件的外表面施加高压(50-200MPa  )和高温(400-2000℃),提高温度和压力,使材料通过塑性流动和扩散消除表面下的空隙。 热等静压工艺通过薄壁预应力绕组单元可以实现均匀快速的冷却过程,与自然冷却过程相比,生产效率提高了70%。 冷等静压机法中,对陶瓷和金属粉末施加更高的压力,在室温或稍高的温度(小于93℃)下可以达到100-600MPa,可以处理具有足够强度的“绿色”部件进行加工,烧结至最终强度。 通过热静水压和冷等静水压压制技术,陶瓷制造商可以在控制材料性能的同时提高生产率。

填料


1、热等静压机技术介绍:热等静压机技术自20世纪50年代初出现以来,在许多应用领域中,该技术极具发展前景。 热静压冲压技术是致密化铸造的生产过程,从金属粉末固结(如金属注射成型、工具钢、高速钢),到陶瓷压实过程,再到增材制造3D打印技术)等许多应用领域,都可以看到热静压冲压技术的身影目前,约50%的热等静压单元用于铸件的固结和热处理。 典型的合金包括Ti-6Al-4V、TiAl、铝、不锈钢、镍超合金、贵金属(金、铂等)、重金属和耐火材料(钼、钨等)。 在航空航天汽车领域,近年来对瓷球增材制造的兴趣日益高涨,因此,将来热等静压机的应用范围有可能迅速扩大。 首先,热静水压压力机部件必须在上升的压力或真空中加热,同时事先导入气体使其膨胀,有效地制造热静压炉内的压力气氛。 该启动步骤取决于材料成分和热静压循环。 使用纯氩气在热等静压下施加的压力通常在100-200MPa之间。 但是,有时也使用氮气和氦气等其他气体,氢气和二氧化碳等气体很少使用。 等静压技术的主要优点是增加产品密度、改善产品的机械性能、提高生产效率、降低废制品率和损失。 经热等静压处理的铸件,内部孔隙缺陷得到修补,设计更轻,产品具有更好的延展性和韧性,性能波动减少,寿命更长(合金系统使零件疲劳寿命增加近10倍),在不同材料之间冶金结合(扩散耦合)
2、冷等静压技术介绍:冷等静压技术使用液体介质(如水或油或乙二醇混合液体),对粉末施加压力。

瓷球的热等静压和冷等静压的技术 瓷球制品的性能特征

粉末放入固定形状的模具中,模具可以防止液体渗透到粉末中。 相对于金属,冷等静压机技术可以实现约100%的理论密度,更难压缩的陶瓷粉末可以达到约95%的理论密度。 在非常高的压力下,粉末中的空隙变小或消失。 在高压下,金属粉末因其延展性而变形,陶瓷粉末稍微破碎,密度增加,最终可能形成可以处理、加工、烧结的“绿色”部件。 (参见图1 )典型的压力范围为100-600MPa,温度通常为室温,需要较高温度时,换热器可以将温度提高到约93。 但是,水被压缩后温度会上升,每增加100MPa就会上升约4℃,因此在高温下沸腾的风险就会提高。 冷等静压的一般应用有陶瓷粉末固结、石墨、耐火材料、电绝缘体、高级陶瓷压缩等。 材料有氮化硅、碳化硅、氮化硼、碳化硼、硼化钛、尖晶石等。 该技术已扩展到新的应用领域,如溅射靶冲压、阀门零部件涂层、电信、电子、航空航天、汽车领域等,以降低发动机气缸磨损。 冷等静压机技术具有提高产品固结度、提高产品机械性能、生产环节数据相对集中、能更安全地控制生产、腐蚀性非常低、效率高、成本低的优点。 冷等静压工序中的减压过程也决定了“绿色”冲压的质量。 由于金属和陶瓷粉末被压实,气体被封闭在粒子之间,因此在加工过程中,压力随着外部压力的增加而上升。 金属块具有非常高的强度和延展性,在冷等静压工艺后,自然释放出被带走的空气。 (见图2 )目前冷等静压机技术已广泛应用于日用陶瓷、建筑陶瓷、特殊陶瓷等各个领域。 例如,盘子、盘子、氧化铝研磨球、氧化铝化学填充球、耐火砖、陶瓷棍棒、火花塞、高频瓷套、复合陶瓷等。


瓷球制品的性能特征


你知道瓷球制品的性能特点吗?今天我们带您了解吧!

1、耐腐蚀性强的:瓷球主要是硅酸铝成分,在各种有机溶液和酸、碱溶剂中很稳定。

2、热稳定性好,阻燃:瓷球熔点高,高温下不分解,能提高产品的阻燃性和热变形温度。

3、流动性好,产品尺寸稳定:瓷球具有优异的流动性能,提高生产效率,降低能耗,提高产品尺寸稳定性,防止翘曲等。

4、改善外观,消除玻璃纤维暴露:各种工程塑料玻璃纤维的改性可以消除玻璃纤维暴露现象,改善流动性能,减少玻璃纤维的使用量,降低成本。

5、绝缘性好,吸水率低:瓷球高于电阻,吸水率低(0.2% ),用于电缆绝缘材料的生产。



氮化铝陶瓷常用的烧结方法


烧结是指陶瓷粉体被压力挤压形成的坯体在高温下致密化的过程,直到陶瓷粉末粒子在烧结温度下相互结合、晶粒成长、晶界和坯体内的空隙逐渐减少、坯体体积收缩、密度增大、形成具有一定强度的多晶烧结体为止氮化铝很难作为共价键化合物进行固相烧结。 通常采用向氮化铝原料粉末中添加生成液相烧结助剂,通过溶解生成液相,促进烧结的液相烧结机构。 AlN烧结动力:粉末的比表面能、晶格缺陷、固液相间的毛细管力等。 要制造热传导率高的AlN陶瓷,在烧结工艺中必须解决两个问题。 第一个是提高材料的致密性,第二个是防止高温烧结时氧原子溶入晶格中。 常见的烧结方法如下。
1 .氮化铝陶瓷常压烧结。常压烧结是AlN陶瓷的传统制备技术。 在常压烧结过程中,坯体不加压力,只在一般气压下加热,由粉末粒子的凝聚体转变为晶粒结合体,常压烧结是最简单、最广泛的烧结方法。 常压烧结氮化铝陶瓷一般温度范围为1600℃-2000℃,适当提高烧结温度、延长保温时间可以提高氮化铝陶瓷的致密性。 由于AlN是共价键结构,纯氮化铝粉末不易固相烧结,因此经常在原料中添加烧结助剂促进陶瓷烧结的致密化。 作为一般的烧结助剂,有碱土类金属类化合物助剂、稀土类化合物助剂等。 一般来说,常压烧结制备AlN陶瓷需要烧结温度高、保温时间长,但其设备和工艺流程简单、操作方便。
2 .氮化铝陶瓷.高压烧结。AlN陶瓷的高压烧结与热压烧结类似,只是来自外部的压力更高,一般在超过1GPa的高压下进行的烧结称为高压烧结。 这不仅使材料迅速达到高密度,具有细小的晶粒,而且会改变晶体结构,甚至原子、电子状态,赋予常规烧结和热压烧结工艺无法获得的性能。 使用双面高压装置的弋Y2O3是烧结助剂在5.15×109MPa、1700℃和115min高温条件下的烧结密度为3.343g/cm3的AlN陶瓷。 与常压烧结相比,高压烧结AlN材料的微观机制更致密均匀,但晶粒形态和晶界不明显。 N.P.Bezhenar分析了通过x射线衍射在8GPa、2300K条件下烧结的AlN和c-BN的复合材料,结果AlN晶格的体积减少了0.10-0.12%,晶格参数c/a比为1.595-1.597 (常压下AlN的c/a为1.59955)。


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