Силицирование является важным процессом в производстве современных композитов на основе керамических материалов, усиленных углеродным волокном. Подобные композиты обладают улучшенными свойствами, такими как высокая термическая стабильность, высокая теплопроводность, низкая плотность и высокая износостойкость.
В связи со своими свойствами композиты C/C – SiC являются предпочтительными материалами для применения в сильно окислительных средах и при высоких температурах. Эти материалы используются при производстве лопаток реактивных двигателей, ракетных двигателей, тормозных колодкок спортивных автомобилей, бронежилетов, абляционных покрытий для возвращаемых частей космических кораблей.
Одним из основных процессов производства этих соединений является силицирование, точнее инфильтрация жидкого кремния (LSI - liquid silicon infiltration) в пористые углеродные материалы. По сравнению с другими процессами, такими как химическое осаждение из паров, LSI является более экономичным и быстрым процессом и может быть реализован в вакуумной печи Carbolite HTBL GR.
В процессе термообработки в печи кремний на поверхности пористых углеродных материалов расплавляется и проникает в поры. Это приводит к взаимодействию углеродной матрицы с кремнием с образованием карбида кремния SiC и формированию плотного материала с участками углеродной фазы, отделенными друг от друга карбидом кремния SiC.
Конструкция печи HTBL обеспечивает легкий доступ со всех сторон, что очень удобно для практического применения. Программное обеспечение делает возможной автоматическую работу и обеспечивает полноценную регистрацию данных.
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.
Две печи HTBL 80 GR/22-1G во время установки на объекте заказчика. Одна печь используется для процесса пиролиза. Другая - для процесса силицирования.
Насос Рутса используется для откачки воздуха до диапазона тонкого вакуума. Для проведения процесса удаления связующего при парциальном давлении используется специальный насос с подачей свежего масла. Насосы установлены на независимой опоре.
Лопасти в исходном положении перед силицированием: Лопасти перпендикулярны графитовым стержням. Графитовые стержни параллельны друг другу. Тот же тигель после силицирования показан на следующем рисунке.
Тот же тигель, что и на предыдущем снимке, сделанном после силицирования. Некоторые лопасти также находятся вне исходного положения.
Свяжитесь с нами для получения бесплатной консультации
Carbolite products and services are available via a global network of daughter companies and fully trained distributors. Our staff will be happy to assist with any inquiry you might have.
Contact us for a free consultation and talk to a product specialist to find the most suitable solution for your application needs!
