Pengenalan kepada Teknik Pensinteran Seramik Termaju
Bahan seramik termaju, kerana komposisi strukturnya yang halus dan satu siri sifat cemerlang seperti kekuatan tinggi, kekerasan tinggi, rintangan suhu tinggi, rintangan kakisan, dan rintangan haus, digunakan secara meluas dalam pelbagai bidang, termasuk aeroangkasa, elektronik, jentera dan bioperubatan. Perkembangan teknologi pensinteran seramik secara langsung mempengaruhi kemajuan bahan seramik termaju dan merupakan langkah penting yang penting dalam pembuatan produk seramik.
Selepas pengeringan awal, badan hijau perlu menjalani pensinteran untuk meningkatkan kekuatan, kestabilan haba dan kestabilan kimianya. Semasa proses pensinteran, seramik mengalami satu siri perubahan fizikal dan kimia, termasuk pengecutan isipadu, peningkatan ketumpatan, kekuatan dan kekerasan yang lebih baik, dan perubahan fasa dalam butiran, mencapai sifat fizikal dan mekanikal yang diperlukan. Teknik pensinteran yang berbeza digunakan pada badan hijau seramik dengan komposisi kimia yang sama boleh menghasilkan perbezaan ketara dalam struktur mikro dan prestasi bahan seramik akhir.
Berdasarkan sasaran kajian, pensinteran boleh dikategorikan kepada pensinteran keadaan pepejal dan pensinteran fasa cecair. Bergantung pada proses tertentu, kaedah pensinteran termasuk pensinteran tanpa tekanan, penekanan panas, penekanan isostatik panas, pensinteran atmosfera, pensinteran gelombang mikro, pensinteran plasma percikan dan lain-lain. Mari perkenalkan beberapa teknik pensinteran yang biasa digunakan:
1.Pensinteran Tanpa Tekanan
Juga dikenali sebagai pensinteran atmosfera, proses ini dijalankan tanpa daya penggerak luaran. Daya penggerak utama untuk pensinteran datang daripada perubahan dalam tenaga bebas permukaan serbuk seramik, mengakibatkan pengurangan jumlah luas permukaan serbuk dan pengurangan tenaga antara muka. Pensinteran tanpa tekanan adalah proses pensinteran yang paling mudah dan paling biasa digunakan untuk bahan seramik. Untuk sebatian dengan ikatan kovalen yang kuat, seperti nitrida, karbida dan borida, produk tumpat tidak boleh diperolehi semata-mata melalui pensinteran keadaan pepejal kerana pekali resapan sendiri yang kecil. Untuk mencapai ketumpatan, sejumlah kecil alat bantu pensinteran sering ditambah untuk menurunkan suhu pensinteran dan mengurangkan tenaga sempadan bijian proses resapan keadaan pepejal, menggalakkan ketumpatan.
Bahan yang disinter melalui pensinteran tanpa tekanan mungkin menunjukkan prestasi yang lebih rendah sedikit berbanding dengan yang disinter melalui tekanan panas, penekanan isostatik panas dan pensinteran atmosfera. Walau bagaimanapun, prosesnya mudah, tidak memerlukan peralatan khas, kos efektif, dan membolehkan penyediaan produk berbentuk kompleks dan pengeluaran kelompok.
2. Pensinteran Tekanan Gas
Pensinteran tekanan gas dibangunkan secara serentak di Jepun dan Amerika Syarikat. Ia melibatkan pensinteran produk seramik di bawah keadaan suhu dan tekanan tinggi menggunakan nitrogen bertekanan atau atmosfera lengai lain. Pensinteran tekanan gas memenuhi keperluan untuk mensinter bahan seramik khas tertentu, seperti mencegah penguraian. Semasa peringkat akhir tempoh pegangan, tekanan yang dikenakan membantu mencapai proses penekanan isotropik serupa dengan penekanan isostatik panas, yang meningkatkan lagi sifat bahan.
3. Panas-menekan
Penekanan panas (HP) ialah kaedah pensinteran yang melibatkan tekanan mekanikal. Dalam proses ini, serbuk seramik diletakkan ke dalam rongga acuan dan dipanaskan pada suhu pensinteran semasa tertakluk kepada tekanan. Tekanan luaran menambah daya penggerak, membolehkan ketumpatan berlaku dalam masa yang agak singkat dan menghasilkan struktur mikro dengan butiran halus dan seragam. Teknik pensinteran ini memberikan sifat mekanikal yang lebih baik, mengurangkan masa pensinteran, atau menurunkan suhu pensinteran, yang seterusnya mengurangkan jumlah bahan bantu pensinteran seramik kovalen dan akhirnya meningkatkan prestasi mekanikal suhu tinggi bahan.
4. Penekanan Isostatik Panas
Teknologi Hot Isostatic Pressing (HIP) telah dimulakan pada tahun 1955 oleh Battelle Columbus Laboratory di Amerika Syarikat untuk pembangunan bahan untuk reaktor nuklear. Pengenalan mesin HIP pertama oleh Battelle Columbus Laboratory pada tahun 1965 menandakan kelahiran peralatan penekan isostatik panas.
Penekanan isostatik panas ialah teknik pensinteran yang menggunakan gas lengai seperti nitrogen atau argon sebagai media pemancar tekanan. Proses ini melibatkan meletakkan produk dalam bekas bertutup dan meletakkannya pada tekanan yang sama dari semua arah di bawah gabungan suhu antara 900°C hingga 2000°C dan tekanan 100~200 MPa, dengan itu mencapai rawatan pensinteran bertekanan serentak. Penekanan isostatik panas boleh dikelaskan kepada dua jenis: (1) pensinteran selepas merangkum atau serbuk seramik terkapsul terus dengan penekanan isostatik suhu tinggi seterusnya, dan (2) pemprosesan pasca melalui penekanan isostatik suhu tinggi selepas pembentukan dan pensinteran serbuk seramik.
Kaedah pensinteran ini menghasilkan produk dengan ketumpatan tinggi, keseragaman yang sangat baik, dan prestasi cemerlang. Selain itu, teknik ini menawarkan kelebihan seperti kitaran pengeluaran yang singkat, langkah proses yang dikurangkan, penggunaan tenaga yang rendah dan kehilangan bahan yang minimum.
5. Pensinteran Plasma Percikan (SPS)
Spark Plasma Sintering (SPS) ialah teknik pensinteran pantas baharu yang dibangunkan di Jepun sejak beberapa tahun kebelakangan ini. Ia menggunakan arus elektrik berdenyut untuk pensinteran berbantukan tekanan. Arus nadi menyebabkan bahan yang diproses menjadi panas sendiri, dan tenaga plasma nyahcas antara zarah mencapai pensinteran yang cepat dan padat. Mekanisme pensinteran SPS secara amnya dipercayai melibatkan pemanasan Joule pada tekanan panas konvensional dan ubah bentuk plastik yang disebabkan oleh tekanan. Selain itu, voltan nadi arus terus berlaku di antara zarah serbuk, menggunakan kesan pemanasan spontan pelepasan zarah serbuk, menghasilkan beberapa fenomena unik khusus untuk proses SPS.
Berbanding dengan teknik pensinteran tradisional, SPS menawarkan kelebihan seperti pemanasan pantas, masa pemanasan yang singkat dan suhu pensinteran yang rendah, membolehkan pembentukan bahan dengan butiran ultra halus atau skala nano dan tidak menunjukkan anisotropi yang ketara.
6.Pensinteran Gelombang Mikro
Pensinteran gelombang mikro bahan seramik pertama kali dicadangkan oleh Levinson dan Tinga pada pertengahan 1960-an. Ia menggunakan kehilangan dielektrik bahan seramik dalam medan elektromagnet gelombang mikro untuk mencapai pensinteran dan ketumpatan. Semasa pensinteran gelombang mikro, bahan menyerap tenaga gelombang mikro, menukarkannya kepada tenaga kinetik molekul dan potensi dalam bahan. Ini menghasilkan pemanasan seragam, kecerunan suhu dalaman yang minimum, dan kadar pemanasan dan pensinteran yang cepat. Pensinteran gelombang mikro boleh mencapai pensinteran pantas suhu rendah, dengan ketara meningkatkan sifat mekanikal bahan seramik. Selain itu, ia tidak memerlukan sumber haba, menjadikannya sangat cekap dan menjimatkan tenaga. Ia mempunyai kecekapan pengeluaran yang tinggi, kos unit yang rendah,
7. Membiak sendiri sintesis suhu tinggi
Sintesis suhu tinggi (SHS) penyebaran sendiri ialah teknik penyediaan bahan yang muncul pada pertengahan abad ke-20, yang dicadangkan oleh bekas saintis Soviet Merzhanov. Kaedah ini berdasarkan prinsip tindak balas kimia eksotermik, menggunakan tenaga luaran untuk mendorong tindak balas kimia setempat, mengakibatkan pembentukan hadapan tindak balas kimia (gelombang pembakaran). Selepas itu, tindak balas kimia berterusan dengan sokongan haba yang dikeluarkan dengan sendirinya, dan apabila gelombang pembakaran merambat, pembakaran merebak ke seluruh sistem, mensintesis bahan yang dikehendaki. Pensinteran SHS merujuk kepada penggunaan haba tinggi yang dikeluarkan oleh tindak balas SHS, digabungkan dengan penekanan panas atau penekan isostatik panas, untuk mencapai sintesis dan ketumpatan serentak,
Kaedah ini dicirikan oleh peralatan dan proses yang mudah, tindak balas pantas, ketulenan produk yang tinggi, dan penggunaan tenaga yang rendah. Ia sesuai untuk mensintesis sebatian dengan nisbah kimia bukan stoikiometrik, produk perantaraan, dan fasa metastabil, antara lain. Sejak 1980-an, teknologi sintesis suhu tinggi penyebaran sendiri telah mengalami perkembangan pesat dan telah berjaya digunakan untuk pengeluaran perindustrian. Ia telah disepadukan dengan pelbagai teknologi lain dalam bidang berkaitan, menghasilkan satu siri teknik yang berkaitan, seperti sintesis serbuk SHS, pensinteran SHS, ketumpatan SHS, metalurgi SHS dan banyak lagi. Sintesis suhu tinggi penyebaran sendiri boleh digunakan bukan sahaja dalam sintesis serbuk seramik dan pensinteran bahan seramik tetapi juga dalam penyediaan rod bahan takat lebur tinggi,
Masa depan teknologi pensinteran sedang menuju ke arah ketepatan, kebolehkawalan dan kecekapan tenaga. Teknik pensinteran baharu telah menjadi topik hangat dalam penyelidikan semasa mengenai pensinteran bahan seramik kerana potensinya untuk faedah tenaga dan penjimatan masa.
XIAMEN MASCERA TECHNOLOGY CO., LTD. ialah pembekal terkemuka dan boleh dipercayai yang mengkhusus dalam pembuatan dan penjualan alat ganti seramik teknikal. Kami menyediakan pengeluaran tersuai dan pemesinan berketepatan tinggi untuk pelbagai siri bahan seramik berprestasi tinggi termasuk seramik alumina, seramik zirkonia, silikon nitrida, silikon karbida, boron nitrida, aluminium nitrida dan seramik kaca boleh dimesin. Pada masa ini, bahagian seramik kami boleh didapati dalam banyak industri seperti mekanikal, kimia, perubatan, semikonduktor, kenderaan, elektronik, metalurgi dan lain-lain. Misi kami adalah untuk menyediakan alat ganti seramik berkualiti terbaik untuk pengguna global dan amat berbesar hati untuk melihat bahagian seramik kami berfungsi dengan cekap dalam aplikasi khusus pelanggan. Kami boleh bekerjasama dalam kedua-dua prototaip dan pengeluaran besar-besaran, dialu-alukan untuk menghubungi kami jika anda mempunyai permintaan.
