Ýokary arassa kremniý karbidi (SiC) keramikalary, ajaýyp ýylylyk geçirijiligi, himiki durnuklylygy we mehaniki berkligi sebäpli ýarymgeçiriji, awiakosmos we himiýa senagatynda möhüm komponentler üçin ideal material hökmünde peýda boldy. Ýokary öndürijilikli, pes hapalanýan keramika enjamlaryna bolan islegleriň artmagy bilen, ýokary arassa SiC keramikalary üçin netijeli we ölçeklendirilip bilinýän taýýarlamak tehnologiýalarynyň işlenip düzülmegi global ylmy-barlag merkezine öwrüldi. Bu makalada gaýtadan kristallaşdyrma sinterlemesi, basyşsyz sinterleme (PS), gyzgyn presleme (HP), uçgun plazma sinterlemesi (SPS) we goşundy önümçiligi (AM) ýaly ýokary arassa SiC keramikalary üçin häzirki esasy taýýarlamak usullaryny yzygiderli gözden geçirýär, sinterleme mehanizmlerini, esasy parametrlerini, material häsiýetlerini we her bir prosesiň bar bolan kynçylyklaryny ara alyp maslahatlaşmaga ünsi çekýär.
SiC keramikasynyň harby we inženerçilik pudaklarynda ulanylyşy
Häzirki wagtda ýokary arassa SiC keramiki bölekleri kremniý waferlerini öndürýän enjamlarda giňden ulanylýar we oksidlenme, litografiýa, aşındyrma we ion implantasiýa ýaly esasy proseslere gatnaşýar. Wafer tehnologiýasynyň ösmegi bilen waferleriň ölçegleriniň artmagy möhüm tendensiýa öwrüldi. Häzirki esasy waferleriň ölçegi 300 mm bolup, çykdajylar bilen önümçilik kuwwatynyň arasynda gowy deňagramlylyk gazanylýar. Şeýle-de bolsa, Mur kanunynyň täsiri bilen 450 mm waferleriň köpçülikleýin öndürilmegi eýýäm gün tertibinde. Has uly waferler, adatça, egrilige we deformasiýa garşy durmak üçin has ýokary gurluş berkligini talap edýär, bu bolsa uly ölçegli, ýokary berklikli, ýokary arassa SiC keramiki böleklerine bolan islegiň artmagyny has-da artdyrýar. Soňky ýyllarda, galyp talap etmeýän çalt prototip tehnologiýasy hökmünde goşmaça önümçilik (3D çap etmek), gatlak-gatlak gurluşy we çeýe dizaýn mümkinçilikleri sebäpli çylşyrymly gurluşly SiC keramiki böleklerini öndürmekde ägirt uly mümkinçilikleri görkezdi we giň ünsi özüne çekýär.
Bu makalada ýokary arassalykly SiC keramikalary üçin bäş sany wekilçilikli taýýarlama usullaryny — gaýtadan kristallaşdyrma sinterleme, basyşsyz sinterleme, gyzgyn presleme, uçgunly plazma sinterleme we goşundy önümçiligini — olaryň sinterleme mehanizmlerine, prosesleri optimizirlemek strategiýalaryna, materiallaryň iş görkezijilerine we senagat ulanylyş mümkinçiliklerine ünsi jemläp, ulgamlaýyn seljeriler.
Ýokary arassa kremniý karbidi çig malynyň talaplary
I. Gaýtadan kristallaşdyrma sinterlemesi
Gaýtadan kristallaşdyrylan kremniý karbidi (RSiC) 2100–2500°C ýokary temperaturada sinterleme kömekçileri ulanmazdan taýýarlanan ýokary arassalykdaky SiC materialydyr. Fredriksson 19-njy asyryň ahyrynda gaýtadan kristallaşma hadysasyny ilkinji gezek açaly bäri, RSiC arassa däne serhetleri we aýna fazalarynyň we hapaçylyklaryň ýoklugy sebäpli uly üns çekdi. Ýokary temperaturada SiC deňeşdirme boýunça ýokary bug basyşyny görkezýär we onuň sinterleme mehanizmi esasan buglanma-kondensasiýa prosesini öz içine alýar: inçe däneler buglanýar we uly däneleriň ýüzünde gaýtadan çökýär, boýunyň ösmegine we däneleriň arasyndaky gönüden-göni baglanyşmaga ýardam edýär, şeýlelik bilen materialyň berkligini ýokarlandyrýar.
1990-njy ýylda Kriegesmann 2200°C-de süýşme dökümini ulanyp, otnositel dykyzlygy 79,1% bolan RSiC taýýarlady, kese-kesigi iri dänejiklerden we gözeneklerden ybarat mikrostrukturany görkezdi. Soňra Ýi we beýlekiler ýaşyl jisimleri taýýarlamak üçin gel dökümini ulandylar we olary 2450°C-de bişirdiler, şeýlelikde 2,53 g/sm³ göwrüm dykyzlygy we 55,4 MPa egilme berkligi bolan RSiC keramikasyny aldylar.
RSiC-niň SEM döwülme ýüzi
Dykyz SiC bilen deňeşdirilende, RSiC pes dykyzlyga (takmynan 2,5 g/sm³) we açyk gözeneklilige eýedir, bu bolsa onuň ýokary berklikli ulanylyşlarda işini çäklendirýär. Şonuň üçin RSiC-niň dykyzlygyny we mehaniki häsiýetlerini gowulandyrmak esasy ylmy iş ugry boldy. Sung we beýlekiler ereýän kremniýi uglerod/β-SiC garyşyk kompaktlaryna siňdirmegi we 2200°C-de gaýtadan kristallaşdyrmagy teklip etdiler, bu bolsa α-SiC iri dänejiklerinden ybarat tor gurluşyny üstünlikli gurdy. Netijede RSiC 2,7 g/sm³ dykyzlyga we 134 MPa bükülme güýjüne ýetdi, ýokary temperaturada ajaýyp mehaniki durnuklylygy saklady.
Dykyzlygy has-da ýokarlandyrmak üçin Guo we beýlekiler RSiC-ni köp sanly bejermek üçin polimer infiltrasiýasy we piroliz (PIP) tehnologiýasyny ulandylar. PCS/ksilen erginlerini we SiC/PCS/ksilen şlamlaryny infiltrant hökmünde ulanyp, 3-6 PIP sikllerinden soň RSiC-niň dykyzlygy, onuň egilme güýji bilen birlikde ep-esli gowulaşdy (2,90 g/sm³ çenli). Mundan başga-da, olar PIP we gaýtadan kristallaşmany birleşdirýän sikliki strategiýany teklip etdiler: 1400°C-da piroliz, soňra 2400°C-da gaýtadan kristallaşma, bölejikleriň dykyzlygyny netijeli arassalamak we gözenekliligi azaltmak. Soňky RSiC materialy 2,99 g/sm³ dykyzlyga we 162,3 MPa egilme güýjüne ýetdi, bu bolsa ajaýyp toplumlaýyn öndürijiligi görkezdi.
Polimer siňdirişinden we pirolizden (PIP) gaýtadan kristallaşma sikllerinden soň jylaňlanan RSiC-niň mikrostrukturynyň ewolýusiýasynyň SEM suratlary: Ilkinji RSiC (A), birinji PIP- gaýtadan kristallaşma siklinden soň (B) we üçünji siklden soň (C)
II. Basymsyz Sinterleme
Basyşsyz sinterlenen kremniý karbidi (SiC) keramikalary, adatça, az mukdarda sinterleýji kömekçi maddalar goşulyp, ýokary arassa, ultra inçe SiC poroşogyny çig mal hökmünde ulanyp taýýarlanýar we 1800–2150°C temperaturada inert atmosferada ýa-da wakuumda sinterlenýär. Bu usul uly göwrümli we çylşyrymly gurluşly keramiki bölekleri öndürmek üçin amatlydyr. Şeýle-de bolsa, SiC esasan kowalent baglanyşyk bolany üçin, onuň öz-özünden diffuziýa koeffisiýenti örän pes, bu bolsa sinterleýji kömekçi maddalarsyz dykyzlaşdyrmagy kynlaşdyrýar.
Sinterleme mehanizmine esaslanyp, basyşsyz sinterleme iki kategoriýa bölünip bilner: basyşsyz suwuk fazaly sinterleme (PLS-SiC) we basyşsyz gaty ýagdaýly sinterleme (PSS-SiC).
1.1 PLS-SiC (Suwuk fazaly sinterleme)
PLS-SiC, adatça, 2000°C-den aşak temperaturada sinterlenýär, suwuk faza emele getirmek üçin takmynan 10 agramlyk % ewtektik sinterleme kömekçilerini (meselem, Al₂O₃, CaO, MgO, TiO₂ we seýrek ýer oksidleri RE₂O₃) goşmak arkaly, bölejikleriň gaýtadan düzülmegini we massa geçişini höweslendirip, dykyzlaşdyrmaga ýetmek arkaly sinterlenýär. Bu proses senagat derejeli SiC keramika üçin amatlydyr, ýöne suwuk fazaly sinterleme arkaly ýokary arassa SiC gazanylýandygy barada hiç hili habar berilmedi.
1.2 PSS-SiC (Gaty ýagdaýda sinterleme)
PSS-SiC, takmynan 1 agram.% goşundylar bilen 2000°C-den ýokary temperaturada gaty ýagdaýly dykyzlaşdyrmany öz içine alýar. Bu proses, esasan, ýüz energiýasyny azaltmak we dykyzlaşdyrmany gazanmak üçin ýokary temperatura bilen hereket edýän atom diffuziýasyna we dänejikleriň gaýtadan düzülmegine daýanýar. BC (bor-uglerod) ulgamy umumy goşundylar kombinasiýa bolup, dänejikleriň serhet energiýasyny peseldip we SiO₂-ny SiC ýüzünden aýryp bilýär. Şeýle-de bolsa, däp bolan BC goşundylar köplenç galan garyndylary goşýar we SiC arassalygyny peseldýär.
Goşundylaryň mukdaryny (B 0,4 agramy, C 1,8 agramy) gözegçilikde saklamak we 2150°C-da 0,5 sagatlap bişirmek arkaly arassalygy 99,6 agramy, deňeşdirme dykyzlygy bolsa 98,4% bolan ýokary arassa SiC keramikalary alyndy. Mikrostruktura sütünli dänejikleri (käbirleriniň uzynlygy 450 µm-den geçýär), dänejikleriň serhetlerinde kiçi gözenekler we dänejikleriň içinde grafit bölejikleri bardy. Keramika otagyň temperaturasyndan 600°C-a çenli aralykda 443 ± 27 MPa egilme güýjüni, 420 ± 1 GPa elastiklik modulyny we 3,84 × 10⁻⁶ K⁻¹ termal giňelme koeffisiýentini görkezdi we umumy ajaýyp öndürijiligi görkezdi.
PSS-SiC-niň mikrostrukturasy: (A) Jylawlamadan we NaOH owradylandan soňky SEM şekili; (BD) Jylawlamadan we owradylandan soňky BSD şekilleri
III. Gyzgyn presleme bilen sinterleme
Gyzgyn preslemek (HP) sinterlemek, ýokary temperatura we ýokary basyş şertlerinde poroşok materiallaryna bir wagtyň özünde ýylylyk we bir okly basyş berýän dykyzlaşdyryş usulydyr. Ýokary basyş gözenekleriň emele gelmegine ep-esli päsgel berýär we däneleriň ösüşini çäklendirýär, ýokary temperatura bolsa däneleriň birleşmegine we dykyz gurluşlaryň emele gelmegine ýardam edýär we netijede ýokary dykyzlykly, ýokary arassa SiC keramikasyny öndürýär. Preslemegiň ugurly häsiýeti sebäpli, bu proses däneleriň anizotropiýasyny döredip, mehaniki we aşynma häsiýetlerine täsir edýär.
Arassa SiC keramikasyny goşundysyz dykyzlaşdyrmak kyn, bu bolsa örän ýokary basyşly bişirmegi talap edýär. Nadeau we beýlekiler 2500°C we 5000 MPa-da goşundysyz doly dykyz SiC-ni üstünlikli taýýarladylar; Sun we beýlekiler 25 GPa we 1400°C-da 41,5 GPa-a çenli Wickers gatylygy bilen β-SiC köpçülikleýin materiallaryny aldylar. 4 GPa basyş ulanyp, degişlilikde 98% we 99% deňeşdirme dykyzlygy, 35 GPa gatylygy we 450 GPa elastiklik moduly bolan SiC keramikalary degişlilikde 1500°C we 1900°C-da taýýarlanyldy. Mikron ölçegli SiC poroşogyny 5 GPa we 1500°C-da bişirmek 31,3 GPa gatylyk we 98,4% deňeşdirme dykyzlygy bolan keramika aldy.
Bu netijeler örän ýokary basyşyň goşundysyz dykyzlaşdyrmaga ýetip biljekdigini görkezse-de, zerur enjamlaryň çylşyrymlylygy we gymmatlygy senagat ulanylyşyny çäklendirýär. Şonuň üçin amaly taýýarlykda, sinterleme hereketlendiriji güýjüni güýçlendirmek üçin köplenç iz goşundylary ýa-da poroşok granulýasiýasy ulanylýar.
Goşundy hökmünde 4% fenol smolasyny goşup we 2350°C we 50 MPa temperaturada sinterlemek arkaly 92% dykyzlaşma tizligi we 99,998% arassalygy bolan SiC keramikalary alyndy. Az goşundy mukdaryny (bor turşusy we D-fruktoza) ulanyp we 2050°C we 40 MPa temperaturada sinterlemek arkaly deňeşdirme dykyzlygy >99,5% we galan B mukdary diňe 556 ppm bolan ýokary arassalygy bolan SiC taýýarlanyldy. SEM suratlary basyşsyz sinterlenen nusgalar bilen deňeşdirilende, gyzgyn preslenen nusgalaryň has kiçi dänejikleriniň, az gözenekleriniň we ýokary dykyzlygynyň bardygyny görkezdi. Bükülme berkligi 453,7 ± 44,9 MPa, elastiklik moduly bolsa 444,3 ± 1,1 GPa ýetdi.
1900°C-de saklamak wagtyny uzaltmak arkaly dänejikleriň ululygy 1,5 μm-den 1,8 μm-e çenli artdy we ýylylyk geçirijiligi 155-den 167 W·m⁻¹·K⁻¹-e çenli gowulaşdy, şol bir wagtyň özünde plazmanyň korroziýa garşylygyny ýokarlandyrdy.
1850°C we 30 MPa temperatura şertlerinde, granulalanan we tawlanan SiC poroşogynyň gyzgyn preslenmesi we çalt gyzgyn preslenmesi, hiç hili goşundylarsyz, dykyzlygy 3,2 g/sm³ we bişirilme temperaturasy däp bolan proseslerden 150–200°C pes bolan doly dykyz β-SiC keramikasyny aldy. Keramika 2729 GPa berklik, döwülme çydamlylygy 5,25–5,30 MPa·m^1/2 we ajaýyp süýşme garşylygyny görkezdi (1400°C/1450°C we 100 MPa-da süýşme tizligi 9,9 × 10⁻¹⁰ s⁻¹ we 3,8 × 10⁻⁹ s⁻¹).
(A) Jyllalanan ýüzüň SEM şekili; (B) Synlanan ýüzüň SEM şekili; (C, D) Jyllalanan ýüzüň BSD şekili
Pýezoelektrik keramika üçin 3D çap barlaglarynda keramiki şlam, emele getirmäge we öndürijilige täsir edýän esasy faktor hökmünde, içerki we halkara derejesinde esasy üns merkezinde boldy. Häzirki barlaglar, umuman, poroşok bölejikleriniň ölçegi, şlamyň ýapyşyklygy we gaty maddalaryň düzümi ýaly parametrleriň gutarnykly önümiň emele getirme hiline we pýezoelektrik häsiýetlerine düýpli täsir edýändigini görkezýär.
Barlaglar mikron, submikron we nano ölçegli bariý titanat poroşoklaryny ulanyp taýýarlanan keramiki şlamlaryň stereolitografiýa (meselem, LCD-SLA) proseslerinde uly tapawutlar görkezýändigini ýüze çykardy. Bölejikleriň ölçegi kiçeldikçe, şlamyň ýapyşyklygy ep-esli ýokarlanýar, nano ölçegli poroşoklar bolsa ýapyşyklygy milliardlarça mPa·s ýetýän şlamlary öndürýär. Mikron ölçegli poroşoklary bolan şlamlar çap edilende delaminasiýa we soyulma meýilli bolýar, submikron we nano ölçegli poroşoklar bolsa has durnukly emele getirme häsiýetini görkezýärler. Ýokary temperaturada bişirilenden soň, netijede keramiki nusgalar 5,44 g/sm³ dykyzlyga, takmynan 200 pC/N pýezoelektrik koeffisiýentine (d₃₃) we pes ýitgi faktorlaryna ýetdi we ajaýyp elektromehaniki jogap häsiýetlerini görkezdi.
Mundan başga-da, mikrostereolitografiýa proseslerinde PZT görnüşli şlamlaryň gaty mukdaryny (meselem, 75 agramy) sazlamak arkaly 7,35 g/sm³ dykyzlykly sinterlenen jisimler emele geldi we polýar elektrik meýdanlarynyň aşagynda 600 pC/N çenli pýezoelektrik hemişelik gazanyldy. Mikro ölçegli deformasiýanyň kompensasiýasyny öwrenmek boýunça barlaglar emele getirmegiň takyklygyny ep-esli gowulandyrdy we geometrik takyklygy 80% -e çenli ýokarlandyrdy.
PMN-PT pýezoelektrik keramika boýunça başga bir gözleg, gaty maddalaryň keramika gurluşyna we elektrik häsiýetlerine möhüm täsir edýändigini görkezdi. 80 agramlyk % gaty maddalarda goşmaça önümler keramikada aňsatlyk bilen peýda bolýar; gaty maddalaryň düzümi 82 agramlyk % we ondan ýokary ýokarlananda, goşmaça önümler kem-kemden ýitip gidýär we keramika gurluşy has arassa bolýar we iş görkezijileri ep-esli gowulanýar. 82 agramlyk % keramika optimal elektrik häsiýetlerini görkezýär: pýezoelektrik hemişelik 730 pC/N, otnositel permittiwlik 7226 we dielektrik ýitgisi diňe 0,07.
Gysgaça aýdylanda, keramiki şlamlaryň bölejikleriniň ululygy, gaty düzümi we reologiki häsiýetleri diňe bir çap etmek prosesiniň durnuklylygyna we takyklygyna täsir etmän, eýsem sinterlenen jisimleriň dykyzlygyny we pýezoelektrik täsirini gönüden-göni kesgitleýär, bu bolsa olary ýokary öndürijilikli 3D çap edilen pýezoelektrik keramika gazanmak üçin esasy parametrlere öwürýär.
BT/UV nusgalaryny LCD-SLA 3D çap etmegiň esasy prosesi
Dürli gaty maddalary bolan PMN-PT keramikalarynyň häsiýetleri
IV. Spark Plazma Sinterleme
Uçgun plazma sinterlemesi (SPS) çalt dykyzlaşma gazanmak üçin poroşoklara bir wagtda berilýän impulsly tok we mehaniki basyşy ulanýan ösen sinterleme tehnologiýasydyr. Bu prosesde tok galypy we poroşoky gönüden-göni gyzdyrýar, Joul ýylylygyny we plazmany öndürýär we gysga wagtyň içinde (adatça 10 minut içinde) netijeli sinterleme mümkinçiligini döredýär. Çalt gyzdyrmak ýerüsti diffuziýasyny höweslendirýär, uçgun çykarylyşy bolsa poroşok ýüzlerinden adsorbsiýa edilen gazlary we oksid gatlaklaryny aýyrmaga kömek edýär we sinterleme işini gowulandyrýar. Elektromagnit meýdanlaryň döredýän elektromigrasiýa täsiri atom diffuziýasyny hem güýçlendirýär.
Adaty gyzgyn presleme bilen deňeşdirilende, SPS has gönüden-göni gyzdyrmagy ulanýar, bu bolsa pes temperaturada dykyzlaşdyrmaga mümkinçilik berýär we inçe we birmeňzeş mikrostrukturalary almak üçin däneleriň ösüşini netijeli basyp ýatyrýar. Mysal üçin:
- Goşundylarsyz, üwelen SiC poroşogyny çig mal hökmünde ulanyp, 2100°C we 70 MPa-da 30 minutlap bişirmek arkaly 98% deňeşdirme dykyzlygyna eýe bolan nusgalar alyndy.
- 1700°C we 40 MPa-da 10 minutlap bişirmek, 98% dykyzlyga we diňe 30–50 nm dänejik ölçeglere eýe bolan kub SiC öndürdi.
- 80 µm granulaly SiC poroşogyny ulanyp we 1860°C we 50 MPa-da 5 minutlap bişirip, 98,5% otnositel dykyzlyga, 28,5 GPa Wickers mikrogatylygyna, 395 MPa bükülme güýjüne we 4,5 MPa·m^1/2 döwülme güýjüne eýe bolan ýokary öndürijilikli SiC keramikasyny aldyk.
Mikrostruktur seljermesi sinterleme temperaturasynyň 1600°C-den 1860°C-e çenli ýokarlanmagy bilen, materialyň gözenekliliginiň ep-esli peselendigini we ýokary temperaturada doly dykyzlyga golaýlandygyny görkezdi.
Dürli temperaturalarda sinterlenen SiC keramikasynyň mikrostruktury: (A) 1600°C, (B) 1700°C, (C) 1790°C we (D) 1860°C
V. Goşundy önümçiligi
Goşundy önümçilik (AM) ýakynda gatlak-gatlak gurluşyk prosesi sebäpli çylşyrymly keramika böleklerini öndürmekde ägirt uly mümkinçilikleri görkezdi. SiC keramika üçin köp sanly AM tehnologiýalary işlenip düzüldi, şol sanda baglaýjy jetleme (BJ), 3DP, selektiw lazer sinterleme (SLS), göni syýa ýazmak (DIW) we stereolitografiýa (SL, DLP). Şeýle-de bolsa, 3DP we DIW has pes takyklyga eýedir, SLS bolsa termal stres we çatlaklar döredýär. Tersine, BJ we SL ýokary arassa, ýokary takyklykly çylşyrymly keramika öndürmekde has uly artykmaçlyklary hödürleýär.
- Baglaýjy çüwdürim (BJ)
BJ tehnologiýasy baglaýjy maddany baglaýjy poroşoka gatlak-gatlak püskürtmegi, soňra bolsa gutarnykly keramika önümini almak üçin baglaýjy maddalary arassalamak we bişirmek işlerini öz içine alýar. BJ himiki bug infiltrasiýasy (CVI) bilen utgaşdyrylyp, ýokary arassa, doly kristal SiC keramikalary üstünlikli taýýarlanyldy. Bu proses aşakdakylary öz içine alýar:
① BJ ulanyp SiC keramiki ýaşyl jisimleri emele getirmek.
2. 1000°C we 200 Torr temperaturada CVI arkaly dykyzlaşdyrmak.
③ Soňky SiC keramikasynyň dykyzlygy 2.95 g/sm³, ýylylyk geçirijiligi 37 W/m·K we egilme berkligi 297 MPa boldy.
Ýelmeşdiriji reaktiv (BJ) çap etmegiň shematiki diagrammasy. (A) Kompýuter kömekli dizaýn (CAD) modeli, (B) BJ prinsipiniň shematiki diagrammasy, (C) SiC-ni BJ arkaly çap etmek, (D) SiC-ni himiki bug infiltrasiýa (CVI) arkaly dykyzlaşdyrmak.
- Stereolitografiýa (SL)
SL örän ýokary takyklyk we çylşyrymly gurluş öndürmek ukybyna eýe bolan UB şöhleleri bilen gurşalýan keramiki emele getirme tehnologiýasydyr. Bu usulda fotopolimerleşdirme arkaly 3D keramiki ýaşyl jisimleri emele getirmek üçin ýokary gaty mazmunly we pes ýapyşykly fotosensitiw keramiki şlamlar ulanylýar, soňra bolsa gutarnykly önümi almak üçin arassalamak we ýokary temperatura bilen bişirmek geçirilýär.
35% SiC şlamy ulanylyp, ýokary hilli 3D ýaşyl jisimler 405 nm UV şöhlelenmesi astynda taýýarlanyldy we 800°C-de polimeriň ýanmagy we PIP işlemesi arkaly has-da dykyzlaşdyryldy. Netijeler 35% şlamy bilen taýýarlanan nusgalaryň 30% we 40% gözegçilik toparlaryndan has ýokary netije görkezip, 84,8% deňeşdirme dykyzlygyna ýetendigini görkezdi.
Lipofil SiO₂ we fenol epoksid smolasyny (PEA) şlamy üýtgetmek üçin girizmek arkaly fotopolimerleşme netijeliligi netijeli derejede ýokarlandyryldy. 1600°C-da 4 sagatlap bişirilenden soň, SiC-e doly öwrülmek gazanyldy, kislorodyň umumy mukdary diňe 0,12% boldy, bu bolsa öňünden oksidlenme ýa-da infiltrasiýadan öňki ädimlersiz ýokary arassa, çylşyrymly gurluşly SiC keramikasyny bir ädimde öndürmäge mümkinçilik berdi.
Çap ediş gurluşynyň we onuň bişiriliş prosesiniň şekili. (A) 25°C-da guradylandan, (B) 1000°C-da pirolizden we (C) 1600°C-da bişirilişden soň nusganyň daşky görnüşi.
Stereolitografiýa 3D çap etmek üçin fotosensitiw Si₃N₄ keramiki şlamlaryny dizaýn etmek we çöplemek-presentirlemek we ýokary temperatura garramagy ulanmak arkaly 93,3% nazary dykyzlyga, 279,8 MPa dartgynlylyga we 308,5–333,2 MPa bükülme güýjüne eýe bolan Si₃N₄ keramikalary taýýarlanyldy. Barlaglar 45% gatyk mazmun şertlerinde we 10 sekunt ekspozisiýa wagtynyň şertlerinde IT77 derejesindäki berkitme takyklygyna eýe bolan bir gatlakly ýaşyl jisimleriň alnyp bilinjekdigini görkezdi. 0,1 °C/min gyzdyrma tizligi bilen pes temperaturadaky çöplemek prosesi çatlamaýan ýaşyl jisimleriň öndürilmegine kömek etdi.
Stereolitografiýada gutarnykly netijelilige täsir edýän esasy ädim sinterlemedir. Barlaglar sinterleme kömekçilerini goşmagyň keramika dykyzlygyny we mehaniki häsiýetlerini netijeli gowulandyryp biljekdigini görkezýär. Ýokary dykyzlykly Si₃N₄ keramikasyny taýýarlamak üçin sinterleme kömekçisi we elektrik meýdan kömegi bilen sinterleme tehnologiýasy hökmünde CeO₂ ulanylyp, däne serhetlerinde bölünip, däne serhetleriniň süýşmegine we dykyzlaşmagyna ýardam berýändigi anyklandy. Netijede, keramika HV10/10 Wikers gatylygyny (1347.9 ± 2.4) we döwülme berkligini (6.57 ± 0.07) MPa·m¹/² görkezdi. Goşundylar hökmünde MgO–Y₂O₃ ulanylanda, keramika mikrostrukturasynyň birmeňzeşligi gowulandy we netijeliligi ep-esli ýokarlandyrdy. Umumy 8 agramlyk derejede egilme berkligi we ýylylyk geçirijiligi degişlilikde 915.54 MPa we 59.58 W·m⁻¹·K⁻¹ ýetdi.
VI. Netije
Gysgaça aýdylanda, ýokary arassa kremniý karbidi (SiC) keramikasy, ajaýyp inženerçilik keramika materialy hökmünde, ýarymgeçirijilerde, howa-kosmos we ekstremal şertlerde ulanylýan enjamlarda giň ulanylyş mümkinçiliklerini görkezdi. Bu makalada ýokary arassa SiC keramikasy üçin bäş tipik taýýarlama usuly - gaýtadan kristallaşdyrma sinterlemesi, basyşsyz sinterleme, gyzgyn presleme, uçgun plazma sinterlemesi we goşundy önümçiligi - olaryň dykyzlaşdyryş mehanizmleri, esasy parametrleriň optimizasiýasy, materialyň öndürijiligi we degişli artykmaçlyklary we çäklendirmeleri barada jikme-jik ara alnyp maslahatlaşylyp, sistematik seljerildi.
Dürli prosesleriň her biriniň ýokary arassalyga, ýokary dykyzlyga, çylşyrymly gurluşlara we senagat mümkinçiligine ýetmek babatda özboluşly aýratynlyklarynyň bardygy aýdyňdyr. Goşundy önümçilik tehnologiýasy, hususan-da, çylşyrymly görnüşli we özleşdirilen bölekleri öndürmekde uly mümkinçilikleri görkezdi, stereolitografiýa we baglaýjy jet ýaly kiçi ugurlarda öňegidişlikler gazanyldy, bu bolsa ony ýokary arassa SiC keramika taýýarlamak üçin möhüm ösüş ugryna öwürdi.
Ýokary arassa SiC keramika taýýarlamak boýunça geljekki barlaglar has çuňňur öwrenilmeli, laboratoriýa möçberinden uly möçberli, ýokary ygtybarly inženerçilik ulanylyşlaryna geçmäge ýardam bermeli, şeýlelik bilen ýokary derejeli enjam önümçiligi we täze nesil maglumat tehnologiýalary üçin möhüm material goldawyny üpjün etmeli.
XKH ýokary öndürijilikli keramiki materiallary öwrenmek we öndürmekde ýöriteleşen ýokary tehnologiýaly kärhanadyr. Ol müşderiler üçin ýokary arassa kremniý karbidi (SiC) keramikasy görnüşinde özleşdirilen çözgütleri hödürlemäge bagyşlanandyr. Kompaniýanyň öňdebaryjy material taýýarlamak tehnologiýalary we takyk gaýtadan işlemek mümkinçilikleri bar. Onuň işi ýokary öndürijilikli keramiki komponentler üçin ýarymgeçiriji, täze energiýa, aerokosmos we beýleki ugurlaryň berk talaplaryna laýyk gelýän ýokary arassa SiC keramikasyny öwrenmek, öndürmek, takyk gaýtadan işlemek we ýüzleý işläp taýýarlamak işlerini öz içine alýar. Ösen sinterleme proseslerini we goşmaça önümçilik tehnologiýalaryny ulanyp, biz müşderilere materiallaryň formulasyny optimizirlemekden, çylşyrymly gurluş döretmekden başlap, önümleriň ajaýyp mehaniki häsiýetlere, termal durnuklylyga we korroziýa garşylygyna eýe bolmagyny üpjün edýän bir nokady hyzmat hödürläp bileris.
Ýerleşdirilen wagty: 2025-nji ýylyň 30-njy iýuly