A Infiltração de Silício Líquido é um processo importante na fabricação de compostos modernos de matriz cerâmica reforçados com fibra de carbono. Esses compostos possuem propriedades materiais superiores, como alta estabilidade térmica, alta condutividade térmica, baixa densidade e alta resistência à abrasão. Devido às suas propriedades, os compostos C/C – SiC são, portanto, o material de escolha em atmosferas altamente oxidantes e em temperaturas muito altas. O material é usado, por exemplo, em lemes de jato para foguetes de mísseis, pastilhas de freio para carros esportivos, coletes à prova de balas e tampas de nariz para espaçonaves (reentrada na atmosfera terrestre). Um dos principais processos de fabricação desses compostos é a Infiltração de Silício Líquido, mais precisamente a infiltração de silício líquido (LSI) em C/C poroso. Comparado a outros processos como a infiltração de vapor químico, LSI é um processo de fabricação eficiente em termos de custo e rápido, que pode ser realizado no forno a vácuo HTBL GR da Carbolite. Durante o tratamento térmico no forno, o silício é derretido em cima do material C/C poroso e difunde-se nos poros do material. Isso resulta na reação da matriz de carbono com o silício, que forma SiC e produz um material denso com segmentos C/C separados entre si por SiC. A acessibilidade total do forno HTBL é muito vantajosa para esta aplicação. O controle automático de software permite operação não supervisionada e garante um registro de dados adequado.
A plant for Pyrolysis and Liquid Silicon Infiltration by Carbolite
A plant to carry out both, Pyrolysis and Liquid Silicon Infiltration built by Carbolite is shown on the right. The first unit is used for the pyrolysis process of carbon based material. This pyrolysis can be carried out in partial pressure mode. This means the total pressure inside the furnace is below atmospheric pressure. At the same time, inert gas is purged into the furnace.The typical debinding temperature is between 400°C and 600°C. In this temperature range, the binder evaporates by the combination of temperature and underpressure. A defined path towards the heated gas outlet sucks the binder out of the furnace into the vacuum pump. Hence, the vacuum pump is a special fresh oil pump, capable of pumping the binder. Finally, the binder is combusted in an active afterburner, driven by compressed air and propane gas.
The second HTBL type furnace is used for Liquid Silicon Infiltration itself. The melting point of the liquid silicon is 1414°C. The furnace is designed for operation up to 2000°C. Some pictures of the carbon material before and after Liquid Silicon Infiltration carried out during the factory acceptance test are shown below.
The HTBL for Liquid Silicon Infiltration is equipped with a pre vacuum pumping unit with a roots pump on top. The furnace is three zone heated for an improved temperature distribution inside the usable space.
Both furnaces were successfully installed in the production area of our customer.
Dois fornos HTBL 80 GR/22-1G durante a instalação no local do cliente. Um HTBL é usado para o processo de pirólise. O outro HTBL é usado para o procedimento de Infiltração de Silício Líquido.
Uma unidade de bombeamento de raízes é usada para a evacuação até a faixa de vácuo fina. Uma bomba especial de óleo fresco é usada para realizar o processo de extração em pressão parcial. A unidade de bombeamento é montada em um suporte independente.
Palhetas na posição original antes da siliconização: Palhetas perpendiculares às hastes de grafite. Hastes de grafite paralelas umas às outras. O mesmo cadinho após a siliconização é mostrado na próxima imagem.
Mesmo cadinho da foto anterior, tirada após a Infiltração de Silício Líquido. Algumas palhetas também estão fora da posição original.
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