Baza technologii

Opis technologii / usługi

Opracowana technologia wytwarzania kompozytu ceramicznego Si3N4 z dodatkami bazuje na surowcach komercyjnych dostępnych na rynku. W procesie formowania wykorzystuje się spiekanie metodą FAST. W technologii wytwarzania kompozytu z azotku krzemu o średniej wielkości ziarna 0,6 µm z dodatkiem faz tlenkowych stosuje się spiekanie metodą FAST. W skład kompozytu, oprócz proszków azotku krzemu oraz faz tlenkowych wchodzi dodatkowo materiał ceramiczny o dobrej przewodności elektrycznej, co wpływa korzystnie na właściwości elektryczne spieczonego materiału i umożliwia zastosowanie w procesie kształtowania obróbki elektroerozyjnej. Cykl wytwarzania spieków ceramicznych/półproduktów składa się z następujących operacji: 1) przygotowanie mieszanki – Si3N4+Al2O3+ZrO2+TiN; 2) Spiekanie metodą FAST w temperaturze 1650°C, pod ciśnieniem 35 MPa, w matrycach grafitowych oraz w atmosferze ochronnej; 3) kontrola jakości i badania. Właściwości spieczonego kompozytu: gęstość 3,34÷3,51 g/cm3; twardość HV1 15,5÷19,2 GPa i HV30 13,5÷14,8 GPa; współczynnik odporności na kruche pękanie KIc – 6 MPa*m1/2; moduł Younga E=300÷320 GPa.

Zalety / korzyści z zastosowania technologii

Ceramiczne materiały narzędziowe o osnowie azotku krzemu Si3N4 stosowane są głównie do obróbki stopów żelaza, a szczególnie żeliwa szarego oraz stopów o osnowie niklu. Charakteryzują się odpornością chemiczną, odpornością na nagłe zmiany temperatury, dużą wytrzymałością i odpornością na kruche pękanie (3÷6 MPa·m1/2) oraz dość dużą twardością. Innowacyjność technologii polega na wytwarzaniu kompozytu o osnowie azotku krzemu z dodatkami faz tlenkowych oraz ceramiki o dobrej przewodności elektrycznej, metodą FAST oraz możliwość zastosowania obróbki elektroerozyjnej do kształtowania gotowych wyrobów. Metoda FAST, dzięki sposobie nagrzewania spiekanego materiału, pozwala na skrócenie czasu spiekania oraz równomierne nagrzanie spieku. Dzięki temu uzyskany materiał charakteryzuje się jednorodnością właściwości w całej objętości. Przewodność elektryczna opracowanego materiału pozwala na jego kształtowanie przy pomocy obróbki elektroerozyjnej. Obróbka ta pozwala na łatwiejsze, w porównaniu do tradycyjnie stosowanego szlifowania, uzyskiwanie skomplikowanych kształtów powierzchni oraz szybsze usuwanie dużych naddatków tobróbkowych.

Zastosowanie rynkowe

Duża wytrzymałość na zginanie, duża twardość, odporność na utlenianie i ścieranie, dobra przewodność cieplna i odporność na szoki termiczna, nawet w wysokich temperaturach predysponuje opracowany materiał do wytwarzania z niego elementów i części maszyn i urządzeń takich jak: dysze, rolki, pierścienie ślizgowe itp. Spieki na bazie azotku krzemu wykazują ciągliwość podobną do węglików i odporność temperaturową charakterystyczną dla tlenków. Pozwala to stosować je m.in. do obróbki zgrubnej i półwykończającej odlewów żeliwnych toczeniem i frezowaniem, również z dużymi prędkościami skrawania, jak też do obróbki stopów specjalnych o wysokiej zawartości niklu. Spieki z azotku krzemu charakteryzują się dużą przewodnością cieplną oraz bardzo małą rozszerzalnością cieplną. Umożliwia to, podczas skrawania, chłodzenie cieczą narzędzi z tego tworzywa.

Tagi

Branże