Жогорку тазалыктагы кремний карбиди (SiC) керамикасы өзгөчө жылуулук өткөрүмдүүлүгү, химиялык туруктуулугу жана механикалык бекемдигинен улам жарым өткөргүчтөр, аэрокосмос жана химия өнөр жайларындагы маанилүү компоненттер үчүн идеалдуу материалдар катары пайда болду. Жогорку өндүрүмдүү, аз булганган керамикалык түзүлүштөргө суроо-талаптын өсүшү менен, жогорку тазалыктагы SiC керамикасы үчүн натыйжалуу жана масштабдуу даярдоо технологияларын иштеп чыгуу дүйнөлүк изилдөөнүн багыты болуп калды. Бул макалада кайра кристаллдаштыруучу синтездөө, басымсыз синтездөө (PS), ысык пресстөө (HP), учкундуу плазмалык синтездөө (SPS) жана кошумча өндүрүш (AM) сыяктуу жогорку тазалыктагы SiC керамикасын даярдоонун учурдагы негизги ыкмалары системалуу түрдө каралат, синтездөө механизмдерин, негизги параметрлерин, материалдык касиеттерин жана ар бир процесстин учурдагы кыйынчылыктарын талкуулоого басым жасалат.
SiC керамикасын аскердик жана инженердик тармактарда колдонуу
Учурда жогорку тазалыктагы SiC керамикалык компоненттери кремний пластиналарын өндүрүүчү жабдууларда кеңири колдонулат, кычкылдануу, литография, гравюра жана ион имплантациясы сыяктуу негизги процесстерге катышат. Пластиналык технологиянын өнүгүшү менен пластиналардын өлчөмдөрүнүн көбөйүшү маанилүү тенденцияга айланды. Учурдагы негизги пластиналардын өлчөмү 300 мм, бул баа менен өндүрүш кубаттуулугунун ортосунда жакшы баланска жетишүүгө мүмкүндүк берет. Бирок, Мурдун мыйзамынын негизинде 450 мм пластиналарды массалык түрдө өндүрүү күн тартибинде турат. Чоңураак пластиналар, адатта, деформацияга жана деформацияга туруштук берүү үчүн жогорку структуралык бекемдикти талап кылат, бул чоң өлчөмдөгү, жогорку бекемдиктеги, жогорку тазалыктагы SiC керамикалык компоненттерине болгон суроо-талаптын өсүшүн ого бетер күчөтөт. Акыркы жылдары, калыптарды талап кылбаган тез прототиптөө технологиясы катары кошумча өндүрүш (3D басып чыгаруу), катмар-катмар конструкциясы жана ийкемдүү дизайн мүмкүнчүлүктөрүнөн улам татаал структураланган SiC керамикалык бөлүктөрүн жасоодо эбегейсиз потенциалды көрсөттү, бул кеңири көңүлдү бурду.
Бул макалада жогорку тазалыктагы SiC керамикасын даярдоонун беш типтүү ыкмасын — кайра кристаллдаштыруу менен бышыруу, басымсыз бышыруу, ысык пресстөө, учкундуу плазма менен бышыруу жана кошумча өндүрүштү — алардын бышыруу механизмдерине, процессти оптималдаштыруу стратегияларына, материалдын иштөө мүнөздөмөлөрүнө жана өнөр жайлык колдонуу келечегине басым жасап, системалуу түрдө талдайт.
Жогорку тазалыктагы кремний карбидинин чийки затына талаптар
I. Кайра кристаллдаштыруучу синтездөө
Кайра кристаллдашкан кремний карбиди (RSiC) – 2100–2500°C жогорку температурада бышыруу каражаттарысыз даярдалган жогорку тазалыктагы SiC материалы. Фредрикссон 19-кылымдын аягында кайра кристаллдашуу кубулушун биринчи жолу ачкандан бери, RSiC данчалардын таза чек аралары жана айнек фазаларынын жана кошулмалардын жоктугунан улам олуттуу көңүл бурулуп келет. Жогорку температурада SiC салыштырмалуу жогорку буу басымын көрсөтөт жана анын бышыруу механизми негизинен буулануу-конденсация процессин камтыйт: майда данчалар бууланып, чоңураак данчалардын бетинде кайра чөгүп, моюндун өсүшүнө жана данчалардын ортосундагы түз байланышка өбөлгө түзөт, ошону менен материалдын бекемдигин жогорулатат.
1990-жылы Кригесманн 2200°C температурада тайгаланып куюу ыкмасын колдонуп, салыштырмалуу тыгыздыгы 79,1% болгон RSiC даярдаган, кесилишинде ири бүртүкчөлөрдөн жана тешикчелерден турган микроструктура көрсөтүлгөн. Кийинчерээк, Йи жана башкалар жашыл денелерди даярдоо үчүн гель куюуну колдонуп, аларды 2450°C температурада бышырып, 2,53 г/см³ көлөмдүк тыгыздыкка жана 55,4 МПа ийилүүгө туруктуулукка ээ RSiC керамикасын алышкан.
RSiCтин SEM сынык бети
Тыгыз SiC менен салыштырганда, RSiC тыгыздыгы төмөн (болжол менен 2,5 г/см³) жана ачык тешиктүүлүгү болжол менен 20%, бул анын жогорку бекемдиктеги колдонмолордогу иштешин чектейт. Ошондуктан, RSiC тыгыздыгын жана механикалык касиеттерин жакшыртуу изилдөөнүн негизги багыты болуп калды. Сунг жана башкалар эритилген кремнийди көмүртек/β-SiC аралаш компакттууларына инфильтрациялоону жана 2200°C температурада кайра кристаллдаштырууну сунушташкан, бул α-SiC ири бүртүкчөлөрүнөн турган тармактык түзүлүштү ийгиликтүү курган. Натыйжада RSiC 2,7 г/см³ тыгыздыкка жана 134 МПа ийилүүгө туруктуулукка жетишип, жогорку температурада эң сонун механикалык туруктуулукту сактаган.
Тыгыздыкты андан ары жогорулатуу үчүн Гуо жана башкалар RSiCди бир нече жолу иштетүү үчүн полимер инфильтрациясы жана пиролиз (PIP) технологиясын колдонушкан. PCS/ксилол эритмелерин жана SiC/PCS/ксилол шламдарын инфильтрант катары колдонуп, 3–6 PIP циклинен кийин RSiC тыгыздыгы ийилүүчү бекемдиги менен бирге бир кыйла жакшырган (2,90 г/см³ чейин). Мындан тышкары, алар PIP жана кайра кристаллдашуу айкалыштырган циклдик стратегияны сунушташкан: 1400°C температурада пиролиз, андан кийин 2400°C температурада кайра кристаллдашуу, бөлүкчөлөрдүн тыгылып калышын натыйжалуу тазалап, тешиктүүлүктү азайтат. Акыркы RSiC материалы 2,99 г/см³ тыгыздыкка жана 162,3 МПа ийилүүчү бекемдикке жетишип, эң сонун комплекстүү иштөөнү көрсөттү.
Полимерди импрегнациялоо жана пиролиз (PIP)-рекристаллизация циклдеринен кийин жылтыратылган RSiC микроструктурасынын эволюциясынын SEM сүрөттөрү: Баштапкы RSiC (A), биринчи PIP-рекристаллизация циклинен кийин (B) жана үчүнчү циклден кийин (C)
II. Басымсыз бышыруу
Басымсыз бышыруу ыкмасы менен ...н колдонуу керек.
Бышыруу механизмине жараша, басымсыз бышыруу эки категорияга бөлүнөт: басымсыз суюк фазалуу бышыруу (PLS-SiC) жана басымсыз катуу абалдуу бышыруу (PSS-SiC).
1.1 PLS-SiC (Суюк фазалуу бышыруу)
PLS-SiC, адатта, 2000°Cден төмөн температурада эвтектикалык бышыруу каражаттарынын (мисалы, Al₂O₃, CaO, MgO, TiO₂ жана сейрек кездешүүчү жер оксиддери RE₂O₃) болжол менен 10 салмактык% кошуу менен суюк фазаны түзүү менен бышыруу жүргүзүлөт, бул бөлүкчөлөрдүн кайра түзүлүшүн жана массалык алмашууну күчөтүп, тыгыздашууга жетишет. Бул процесс өнөр жайлык SiC керамикасына ылайыктуу, бирок суюк фазалуу бышыруу аркылуу жогорку тазалыктагы SiCге жетишилгендиги жөнүндө эч кандай маалыматтар болгон эмес.
1.2 PSS-SiC (Катуу абалдагы бышыруу)
PSS-SiC 2000°C жогору температурада болжол менен 1% салмактык кошулмалар менен катуу абалдагы тыгыздашууну камтыйт. Бул процесс негизинен беттик энергияны азайтуу жана тыгыздашууга жетүү үчүн жогорку температуралар менен башкарылуучу атомдук диффузияга жана дандардын кайра түзүлүшүнө негизделген. BC (бор-көмүртек) системасы - бул дандын чек ара энергиясын төмөндөтүп, SiO₂ны SiC бетинен алып сала турган кеңири таралган кошулма айкалышы. Бирок, салттуу BC кошулмалары көп учурда калдык кошулмаларды киргизип, SiC тазалыгын төмөндөтөт.
Кошулмалардын курамын (B 0,4 салмактык%, C 1,8 салмактык%) көзөмөлдөө жана 2150°C температурада 0,5 саат бою бышыруу аркылуу 99,6 салмактык% тазалыкка жана 98,4% салыштырмалуу тыгыздыкка ээ жогорку тазалыктагы SiC керамикасы алынган. Микроструктурада мамыча сымал бүртүкчөлөр (айрымдарынын узундугу 450 мкмден ашат), бүртүкчөлөрдүн чектеринде кичинекей тешикчелер жана бүртүкчөлөрдүн ичинде графит бөлүкчөлөрү болгон. Керамика бөлмө температурасынан 600°C чейинки диапазондо 443 ± 27 МПа ийилүүчү бекемдикке, 420 ± 1 ГПа серпилгичтик модулуна жана 3,84 × 10⁻⁶ K⁻¹ жылуулук кеңейүү коэффициентине ээ болуп, жалпысынан эң сонун көрсөткүчтөрдү көрсөттү.
PSS-SiC микроструктурасы: (A) Жылтыратуудан жана NaOH менен оюудан кийинки SEM сүрөтү; (BD) Жылтыратуудан жана оюудан кийинки BSD сүрөттөрү
III. Ысык пресстөө менен бышыруу
Ысык пресстөө (HP) менен бышыруу – бул жогорку температурадагы жана жогорку басым шарттарында порошок материалдарына жылуулукту жана бир октуу басымды бир эле учурда колдонуу менен тыгыздаштыруу ыкмасы. Жогорку басым тешикчелердин пайда болушуна олуттуу тоскоол болуп, дандардын өсүшүн чектейт, ал эми жогорку температура дандардын биригишине жана тыгыз структуралардын пайда болушуна өбөлгө түзөт, акырында жогорку тыгыздыктагы, жогорку тазалыктагы SiC керамикасын пайда кылат. Престин багыттуу мүнөзүнөн улам, бул процесс дандардын анизотропиясын пайда кылып, механикалык жана эскирүү касиеттерине таасир этет.
Таза SiC керамикасын кошулмаларсыз коюулантуу кыйын, бул өтө жогорку басымдагы бышыруу процессин талап кылат. Надо жана башкалар 2500°C жана 5000 МПа температурада кошулмаларсыз толук тыгыз SiCди ийгиликтүү даярдашкан; Сан жана башкалар 25 GPa жана 1400°C температурада 41,5 GPa чейинки Виккерс катуулугуна ээ β-SiC көлөмдүү материалдарды алышкан. 4 GPa басымды колдонуп, салыштырмалуу тыгыздыгы болжол менен 98% жана 99%, катуулугу 35 GPa жана серпилгичтик модулу 450 GPa болгон SiC керамикасы тиешелүүлүгүнө жараша 1500°C жана 1900°C температурада даярдалган. Микрон өлчөмүндөгү SiC порошогун 5 GPa жана 1500°C температурада бышыруу 31,3 GPa жана салыштырмалуу тыгыздыгы 98,4% болгон керамиканы берген.
Бул жыйынтыктар өтө жогорку басым кошумчасыз тыгыздаштырууга жетише аларын көрсөткөнү менен, талап кылынган жабдуулардын татаалдыгы жана кымбаттыгы өнөр жайлык колдонууну чектейт. Ошондуктан, практикалык даярдоодо көбүнчө майда кошумчалар же порошок грануляциясы бышыруу кыймылдаткыч күчүн күчөтүү үчүн колдонулат.
Кошулма катары 4% фенолдук чайыр кошуп, 2350°C жана 50 МПа температурада бышыруу менен тыгыздалуу ылдамдыгы 92% жана тазалыгы 99,998% болгон SiC керамикасы алынган. Кошулмалардын аз өлчөмүн (бор кислотасы жана D-фруктоза) колдонуп жана 2050°C жана 40 МПа температурада бышыруу менен салыштырмалуу тыгыздыгы >99,5% жана калдык B курамы болгону 556 ppm болгон жогорку тазалыктагы SiC даярдалган. SEM сүрөттөрү басымсыз бышыруу үлгүлөрүнө салыштырмалуу ысык пресстелген үлгүлөрдүн бүртүкчөлөрү кичирээк, тешикчелери азыраак жана тыгыздыгы жогору экенин көрсөттү. Ийилүүчү бекемдик 453,7 ± 44,9 МПа, ал эми серпилгичтик модулу 444,3 ± 1,1 ГПага жеткен.
1900°C температурада кармоо убактысын узартуу менен, дандын өлчөмү 1,5 мкмден 1,8 мкмге чейин көбөйүп, жылуулук өткөрүмдүүлүгү 155тен 167 Вт·м⁻¹·К⁻¹ге чейин жакшырган, ошол эле учурда плазманын коррозияга туруктуулугун жогорулаткан.
1850°C жана 30 МПа температура шарттарында, гранулдашкан жана күйгүзүлгөн SiC порошогун ысык пресстөө жана тез ысык пресстөө эч кандай кошулмаларсыз толук тыгыз β-SiC керамикасын берди, тыгыздыгы 3,2 г/см³ жана бышыруу температурасы салттуу процесстерге караганда 150–200°C төмөн болду. Керамика 2729 ГПа катуулугун, сынууга туруктуулугун 5,25–5,30 МПа·м^1/2 жана эң сонун сыгылышка туруктуулугун көрсөттү (1400°C/1450°C жана 100 МПа температурада сыгылыш ылдамдыгы 9,9 × 10⁻¹⁰ с⁻¹ жана 3,8 × 10⁻⁹ с⁻¹).
(A) Жылтыратылган беттин SEM сүрөтү; (B) Сынык беттин SEM сүрөтү; (C, D) Жылтыратылган беттин BSD сүрөтү
Пьезоэлектрдик керамиканы 3D басып чыгаруу боюнча изилдөөлөрдө, калыптандырууга жана иштөөгө таасир этүүчү негизги фактор катары керамикалык шлам ички жана эл аралык деңгээлде негизги багыт болуп калды. Учурдагы изилдөөлөр порошок бөлүкчөлөрүнүн өлчөмү, шламдын илешкектүүлүгү жана катуу заттын курамы сыяктуу параметрлер акыркы продуктунун калыптандыруу сапатына жана пьезоэлектрдик касиеттерине олуттуу таасир этерин көрсөтүп турат.
Изилдөөлөр көрсөткөндөй, микрон, субмикрон жана нано өлчөмдөгү барий титанаты порошокторун колдонуу менен даярдалган керамикалык шламдар стереолитография (мисалы, LCD-SLA) процесстеринде олуттуу айырмачылыктарды көрсөтөт. Бөлүкчөлөрдүн өлчөмү кичирейген сайын, шламдын илешкектүүлүгү бир кыйла жогорулайт, нано өлчөмдөгү порошоктор илешкектүүлүгү миллиарддаган мПа·с жеткен шламдарды пайда кылат. Микрон өлчөмүндөгү порошоктору бар шламдар басып чыгаруу учурунда деламинацияга жана сыйрылууга жакын, ал эми субмикрон жана нано өлчөмдөгү порошоктор туруктуураак калыптануу жүрүм-турумун көрсөтөт. Жогорку температурада бышыруудан кийин, алынган керамикалык үлгүлөр 5,44 г/см³ тыгыздыкка, пьезоэлектрдик коэффициентке (d₃₃) болжол менен 200 пК/Н жана жоготуу коэффициенттеринин төмөндүгүнө жетишип, эң сонун электромеханикалык жооп берүү касиеттерин көрсөтүштү.
Мындан тышкары, микростереолитография процесстеринде PZT тибиндеги шламдардын катуу курамын (мисалы, 75 салмактык%) тууралоо тыгыздыгы 7,35 г/см³ болгон блендерленген денелерди алып келди, бул поляризациялык электр талааларынын астында 600 пК/Н чейинки пьезоэлектрдик туруктуулукка жетишти. Микромасштабдагы деформацияны компенсациялоо боюнча изилдөөлөр калыптандыруунун тактыгын бир топ жакшыртып, геометриялык тактыкты 80% га чейин жогорулатты.
PMN-PT пьезоэлектрдик керамика боюнча дагы бир изилдөө катуу заттардын курамы керамикалык түзүлүшкө жана электрдик касиеттерге олуттуу таасир этерин көрсөттү. Катуу заттардын курамы 80% болгондо, кошумча продуктулар керамикада оңой эле пайда болот; катуу заттардын курамы 82% жана андан жогору көтөрүлгөн сайын, кошумча продуктулар акырындык менен жок болуп, керамикалык түзүлүш тазаланып, көрсөткүчтөрү бир топ жакшырган. 82% болгондо, керамика оптималдуу электрдик касиеттерди көрсөттү: пьезоэлектрдик туруктуулугу 730 pC/N, салыштырмалуу өткөрүмдүүлүгү 7226 жана диэлектрдик жоготуу болгону 0,07.
Кыскасы, керамикалык шламдардын бөлүкчөлөрүнүн өлчөмү, катуу курамы жана реологиялык касиеттери басып чыгаруу процессинин туруктуулугуна жана тактыгына гана таасир этпестен, ошондой эле блендерленген денелердин тыгыздыгын жана пьезоэлектрдик реакциясын түздөн-түз аныктайт, бул аларды жогорку өндүрүмдүү 3D басылган пьезоэлектрдик керамикага жетүү үчүн негизги параметрлерге айлантат.
BT/UV үлгүлөрүн LCD-SLA 3D басып чыгаруунун негизги процесси
Ар кандай катуу курамы бар PMN-PT керамикасынын касиеттери
IV. Spark Plasma Factory
Учкун плазмалык синтездөө (SPS) – бул тез тыгыздашууга жетүү үчүн порошокторго бир убакта импульстук токту жана механикалык басымды колдонгон өнүккөн синтездөө технологиясы. Бул процессте ток калыпты жана порошокту түз ысытып, Джоуль жылуулугун жана плазманы пайда кылып, кыска убакыттын ичинде (адатта 10 мүнөттүн ичинде) натыйжалуу синтездөөгө мүмкүндүк берет. Тез ысытуу беттик диффузияны күчөтөт, ал эми учкундун разряды порошок беттеринен адсорбцияланган газдарды жана кычкыл катмарларын алып салууга жардам берет, синтездөөнүн натыйжалуулугун жакшыртат. Электромагниттик талаалар тарабынан пайда болгон электромиграция эффектиси атомдук диффузияны да күчөтөт.
Кадимки ысык пресстөөгө салыштырмалуу, SPS түз ысытууну көбүрөөк колдонот, бул төмөнкү температурада тыгыздаштырууга мүмкүндүк берет, ошол эле учурда майда жана бирдей микроструктураларды алуу үчүн дандын өсүшүн натыйжалуу токтотот. Мисалы:
- Кошулмаларсыз, майдаланган SiC порошогун чийки зат катары колдонуп, 2100°C жана 70 МПа температурада 30 мүнөт бышыруу 98% салыштырмалуу тыгыздыкка ээ үлгүлөрдү берди.
- 1700°C температурада жана 40 МПа басымда 10 мүнөт бышыруу 98% тыгыздыкка жана бүртүкчөлөрдүн өлчөмү 30–50 нм болгон кубдук SiCди пайда кылды.
- 80 мкм гранулданган SiC порошогун колдонуп жана 1860°C жана 50 МПа температурада 5 мүнөт бышыруу натыйжасында 98,5% салыштырмалуу тыгыздыкка, 28,5 ГПа Виккерс микрокатуулугуна, 395 МПа ийилүүгө жана 4,5 МПа·м^1/2 сынууга туруктуулукка ээ болгон жогорку өндүрүмдүү SiC керамикасы алынган.
Микроструктуралык анализ көрсөткөндөй, бышыруу температурасы 1600°Cден 1860°Cге чейин жогорулаган сайын, материалдын кеуектүүлүгү бир кыйла төмөндөп, жогорку температурада толук тыгыздыкка жакындай турган.
Ар кандай температурада бышырып алынган SiC керамикасынын микроструктурасы: (A) 1600°C, (B) 1700°C, (C) 1790°C жана (D) 1860°C
V. Кошумча өндүрүш
Кошумча өндүрүш (КӨӨ) жакында эле катмар-катмар курулуш процессинен улам татаал керамикалык компоненттерди жасоодо эбегейсиз зор мүмкүнчүлүктөрдү көрсөттү. SiC керамикасы үчүн бир нече КӨӨ технологиялары иштелип чыккан, анын ичинде байланыштыруучу агым (BJ), 3DP, селективдүү лазердик бышыруу (SLS), түз сыя менен жазуу (DIW) жана стереолитография (SL, DLP). Бирок, 3DP жана DIW тактыгы төмөн, ал эми SLS жылуулук стрессин жана жаракаларды пайда кылат. Ал эми, КӨӨ жана SL жогорку тазалыктагы, жогорку тактыктагы татаал керамиканы өндүрүүдө чоң артыкчылыктарды сунуштайт.
- Байланышуучу заттардын агып чыгышы (BJ)
BJ технологиясы байланыштыргычты катмар-катмар чачып, андан кийин акыркы керамикалык продуктуну алуу үчүн байланыштыруучу затты бөлүп алып, бышыруу процессин камтыйт. BJ химиялык буу инфильтрациясы (CVI) менен айкалыштырып, жогорку тазалыктагы, толугу менен кристаллдуу SiC керамикасы ийгиликтүү даярдалды. Процесс төмөнкүлөрдү камтыйт:
① BJ колдонуу менен SiC керамикалык жашыл денелерди түзүү.
2. 1000°C жана 200 Торр температурада CVI аркылуу тыгыздалуу.
③ Акыркы SiC керамикасынын тыгыздыгы 2,95 г/см³, жылуулук өткөрүмдүүлүгү 37 Вт/м·К жана ийилүүгө болгон бекемдиги 297 МПа болгон.
Желимдүү агымдуу (BJ) басып чыгаруунун схемалык диаграммасы. (A) Компьютердик жардам менен долбоорлоо (CAD) модели, (B) BJ принцибинин схемалык диаграммасы, (C) SiCди BJ менен басып чыгаруу, (D) химиялык буу инфильтрациясы (CVI) аркылуу SiCди тыгыздаштыруу.
- Стереолитография (SL)
SL – бул өтө жогорку тактыктагы жана татаал түзүлүштү жасоо мүмкүнчүлүктөрүнө ээ болгон ультрафиолет нурлары менен айыктырууга негизделген керамикалык калыптоо технологиясы. Бул ыкма фотополимерлөө аркылуу 3D керамикалык жашыл денелерди түзүү үчүн жогорку катуу курамы жана төмөн илешкектүүлүгү бар фотосезгич керамикалык шламдарды колдонот, андан кийин акыркы продуктуну алуу үчүн бөлүп-жаруу жана жогорку температурада бышыруу жүргүзүлөт.
35 көлөмдүк% SiC суспензиясын колдонуу менен, жогорку сапаттагы 3D жашыл денелер 405 нм ультрафиолет нурлануусу астында даярдалган жана 800°C температурада полимерди күйгүзүү жана PIP менен иштетүү аркылуу андан ары тыгыздаштырылган. Жыйынтыктар көрсөткөндөй, 35 көлөмдүк% суспензия менен даярдалган үлгүлөр 84,8% салыштырмалуу тыгыздыкка жетишип, 30% жана 40% контролдук топтордон ашып түшкөн.
Липофилдүү SiO₂ жана фенолдук эпоксиддик чайырды (PEA) шламды өзгөртүү үчүн киргизүү менен фотополимерлөө көрсөткүчтөрү натыйжалуу жакшыртылды. 1600°C температурада 4 саат бышыргандан кийин, SiCге дээрлик толук айланууга жетишилди, акыркы кычкылтектин курамы болгону 0,12% түздү, бул алдын ала кычкылдандыруу же инфильтрацияга чейинки кадамдарсыз жогорку тазалыктагы, татаал структуралуу SiC керамикасын бир этапта жасоого мүмкүндүк берди.
Басма түзүлүшүнүн жана аны бышыруу процессинин иллюстрациясы. (A) 25°C температурада кургатылгандан, (B) 1000°C температурада пиролизден жана (C) 1600°C температурада бышыруудан кийинки үлгүнүн көрүнүшү.
Стереолитография 3D басып чыгаруу үчүн фотосезгич Si₃N₄ керамикалык шламдарын иштеп чыгуу жана чыпкалоо-презентирлөө жана жогорку температурадагы картаюу процесстерин колдонуу менен, теориялык тыгыздыгы 93,3%, созулууга туруктуулугу 279,8 МПа жана ийилүүгө туруктуулугу 308,5–333,2 МПа болгон Si₃N₄ керамикасы даярдалган. Изилдөөлөр көрсөткөндөй, катуу заттын 45% көлөмүндө жана 10 секунддук экспозиция убактысында IT77 деңгээлиндеги айыктыруу тактыгына ээ бир катмарлуу жашыл денелерди алууга болот. Ысытуу ылдамдыгы 0,1 °C/мин болгон төмөнкү температурадагы чыпкалоо процесси жаракасыз жашыл денелерди алууга жардам берди.
Бышыруу стереолитографияда акыркы көрсөткүчтөргө таасир этүүчү негизги кадам болуп саналат. Изилдөөлөр көрсөткөндөй, бышыруу каражаттарын кошуу керамикалык тыгыздыкты жана механикалык касиеттерди натыйжалуу жакшырта алат. CeO₂ди бышыруу каражаты катары жана электр талаасынын жардамы менен бышыруу технологиясын колдонуп, жогорку тыгыздыктагы Si₃N₄ керамикасын даярдоодо, CeO₂ дандын чектеринде бөлүнүп, дандын чектеринин жылмышуусуна жана тыгыздалышына өбөлгө түзөрү аныкталган. Натыйжада алынган керамика HV10/10 Викерс катуулугун (1347,9 ± 2,4) жана сынуу бышыктыгын (6,57 ± 0,07) МПа·м¹/² көрсөткөн. Кошулмалар катары MgO–Y₂O₃ колдонулганда, керамикалык микроструктуранын бир тектүүлүгү жакшырып, көрсөткүчтөрдү бир кыйла жакшырткан. Жалпы 8 салмактык% легирлөө деңгээлинде ийилүүчү бекемдик жана жылуулук өткөрүмдүүлүк тиешелүүлүгүнө жараша 915,54 МПа жана 59,58 Вт·м⁻¹·K⁻¹ жеткен.
VI. Корутунду
Кыскасы, жогорку тазалыктагы кремний карбиди (SiC) керамикасы, мыкты инженердик керамикалык материал катары, жарым өткөргүчтөрдө, аэрокосмостук жана экстремалдык шарттардагы жабдууларда кеңири колдонуу мүмкүнчүлүктөрүн көрсөттү. Бул макалада жогорку тазалыктагы SiC керамикасын даярдоонун беш типтүү жолу — кайра кристаллдаштыруу менен бышыруу, басымсыз бышыруу, ысык пресстөө, учкундуу плазма менен бышыруу жана кошумча өндүрүш — алардын тыгыздаштыруу механизмдери, негизги параметрлерди оптималдаштыруу, материалдын иштеши жана тиешелүү артыкчылыктары жана чектөөлөрү боюнча кеңири талкуулар менен системалуу түрдө талданган.
Ар кандай процесстердин ар бири жогорку тазалыкка, жогорку тыгыздыкка, татаал түзүлүштөргө жана өнөр жайлык мүмкүнчүлүктөргө жетүү жагынан уникалдуу мүнөздөмөлөргө ээ экени айдан ачык. Кошумча өндүрүш технологиясы, атап айтканда, татаал формадагы жана жекелештирилген компоненттерди жасоодо чоң потенциалды көрсөттү, стереолитография жана байланыштыруучу агым сыяктуу кошумча тармактарда жетишкендиктер болду, бул аны жогорку тазалыктагы SiC керамикасын даярдоонун маанилүү өнүгүү багытына айландырды.
Жогорку тазалыктагы SiC керамикасын даярдоо боюнча келечектеги изилдөөлөр тереңирээк изилденип, лабораториялык масштабдан ири масштабдуу, жогорку ишенимдүү инженердик колдонмолорго өтүүгө көмөктөшүп, ошону менен жогорку класстагы жабдууларды өндүрүү жана кийинки муундагы маалымат технологияларын маанилүү материалдык колдоо менен камсыз кылышы керек.
XKH - жогорку өндүрүмдүү керамикалык материалдарды изилдөө жана өндүрүүгө адистешкен жогорку технологиялуу ишкана. Ал кардарлар үчүн жогорку тазалыктагы кремний карбиди (SiC) керамикасы түрүндөгү жекече чечимдерди сунуштоого арналган. Компания материалдарды даярдоонун алдыңкы технологияларына жана так иштетүү мүмкүнчүлүктөрүнө ээ. Анын бизнеси жогорку тазалыктагы SiC керамикасын изилдөөнү, өндүрүүнү, так иштетүүнү жана бетин иштетүүнү камтыйт, жарым өткөргүчтөрдүн, жаңы энергетиканын, аэрокосмостук жана башка тармактардын жогорку өндүрүмдүү керамикалык компоненттерге карата катуу талаптарын канааттандырат. Жетилген бышыруу процесстерин жана кошумча өндүрүш технологияларын колдонуу менен, биз кардарларга материалдык формуланы оптималдаштыруудан, татаал түзүлүштү түзүүдөн тартып так иштетүүгө чейин бирдиктүү кызматты сунуштай алабыз, бул продукциялардын эң сонун механикалык касиеттерге, жылуулук туруктуулугуна жана коррозияга туруктуулугуна ээ болушун камсыздайт.
Жарыяланган убактысы: 2025-жылдын 30-июлу