Metoda formowania ceramiki z węglika boru

Historia węglika boru trwa prawie 170 lat, a jego struktura atomowa była w ostatnich latach szeroko badana. Jego główną strukturą krystaliczną jest dwudziestościan składający się z 12 atomów i połączony z dwudziestościanem łańcuch składający się z trzech atomów. Struktura ta jest również znana jako struktura heksagonalna, w której atomy węgla i atomy boru mogą się wzajemnie zastępować, w wyniku czego węglik boru ma wiele izomerów.

Unikalna struktura krystaliczna węglika boru decyduje o jego wielu doskonałych właściwościach. Węglik boru ma wyjątkowo wysoką twardość (ustępując jedynie diamentowi i sześciennemu azotkowi boru), a jego twardość nie zmienia się znacząco w warunkach wysokiej temperatury; Węglik boru ma niską gęstość oraz wysoką temperaturę topnienia i wrzenia; Doskonała odporność na szok termiczny i dobra stabilność termiczna; Węglik boru jest nierozpuszczalny w wodzie i nie reaguje z kwasami ani zasadami w temperaturze pokojowej; Tymczasem węglik boru ma niezwykle silną zdolność absorpcji neutronów, z wysokim przekrojem wychwytu neutronów i szerokim widmem energii wychwytu.

Metoda formowania ceramiki z węglika boru

Formowanie na sucho

Prasowanie na sucho jest powszechnie stosowaną metodą formowania przy wytwarzaniu korpusów ceramicznych z węglika boru. Zmieszaj proszek z niewielką ilością kleju tak, aby utworzyły się granulki, włóż je do formy i dociśnij prasę. Cząsteczki proszku zbliżają się do siebie w formie i szczelnie łączą pod wpływem tarcia wewnętrznego, tworząc zieloną bryłę o określonym kształcie. W zależności od grubości próbki można ją podzielić na kompresję pojedynczą i kompresję dwukierunkową. Gdy grubość próbki jest mała (

Odlewanie żelu

Proces odlewania żelu polega na zmieszaniu proszku ceramicznego z wodnym roztworem monomeru organicznego, środka sieciującego i środka dyspergującego w celu przygotowania zawiesiny o dużej zawartości części stałych i niskiej lepkości, a następnie dodaniu inicjatora i katalizatora w celu wstrzyknięcia zawiesiny do nieporowatej pleśń. W pewnych warunkach temperaturowych monomer organiczny ulega polimeryzacji z utworzeniem trójwymiarowej sieciowej struktury żelowej, co powoduje zestalenie zawiesiny in situ z wytworzeniem masy ceramicznej. Ta metoda może spełnić wymagania formowania o wielkości zbliżonej do netto. Kluczem do procesu odlewania żelu jest przygotowanie zawiesiny B4C-Al o wysokiej zawartości części stałych i dobrej płynności. W przypadku ceramiki kompozytowej z węglika boru i aluminium, przy podejmowaniu procesu odlewania żelowego należy wziąć pod uwagę wpływ środka dyspergującego i zawartości substancji stałych na lepkość zawiesiny.

Odlewanie żelowe ma wiele zalet w porównaniu z tradycyjnymi metodami formowania. Dzięki wystarczającemu wypełnieniu formy płynną zawiesiną, w procesie tym można przygotować komponenty o skomplikowanych kształtach, o wysokiej wytrzymałości i dobrej plastyczności surowej bryły, które można obrabiać w bardziej precyzyjne komponenty. Dodatkowo forma nie wymaga dużych wymagań, a spiekane elementy charakteryzują się dużą czystością, co sprawia, że ​​metoda ta ma szerokie perspektywy. Ponadto metoda ta ma szerokie zastosowanie i umożliwia przygotowanie materiałów pojedynczych lub kompozytowych. Jednakże koszt monomerów stosowanych w tym procesie jest na ogół stosunkowo wysoki i nie zapewnia przewagi konkurencyjnej w wytwarzaniu produktów o prostych kształtach i niskiej wartości dodanej.

Formowanie izostatyczne

Prasowanie izostatyczne to metoda umieszczania próbki węglika boru pod ciśnieniem w pojemniku, wykorzystująca właściwość cieczy do równomiernego przenoszenia ciśnienia i równomiernego wywierania nacisku na próbkę ze wszystkich kierunków w celu uzyskania gęstej, zielonej bryły.

W porównaniu do prasowania form stalowych, ta metoda formowania ma więcej zalet. Jedną z nich jest możliwość tłumienia skomplikowanych kształtów, takich jak kształty wklęsłe i puste; Po drugie, podczas prasowania względne przemieszczenie pomiędzy proszkiem węglika boru a elastyczną formą jest bardzo małe, więc straty tarcia są również małe, a rozkład gęstości prasowanego półwyrobu jest równomierny; Po trzecie, kęs ma dużą wytrzymałość, co ułatwia jego obróbkę i transport. Ze względu na zastosowanie gumy i tworzyw sztucznych jako materiałów na formy, koszt jest stosunkowo niski. Ponadto prasowanie izostatyczne na zimno może znacznie zwiększyć gęstość spiekanego bloku, zmienić rozkład wielkości porów, zmniejszyć małe pory i zwiększyć średni rozmiar porów w celu ujednorodnienia struktury, co jest bardzo pomocne przy późniejszym spiekaniu.