Керамикаи баландсифати карбиди кремний (SiC) аз сабаби гармии истисноӣ, устувории кимиёвӣ ва қувваи механикии онҳо ҳамчун маводи беҳтарин барои ҷузъҳои муҳим дар саноати нимноқилҳо, аэрокосмикӣ ва кимиё пайдо шуданд. Бо афзоиши талаботи афзоянда ба дастгоҳҳои сафолии сермахсул ва ифлоскунандаи кам, таҳияи технологияҳои самаранок ва миқёспазир барои сафолҳои баландсифати SiC ба як маркази тадқиқоти ҷаҳонӣ табдил ёфтааст. Ин мақола усулҳои асосии омодасозии сафолҳои баландсифати SiC, аз ҷумла кристаллизатсияи дубора, бе фишор (PS), пресскунии гарм (HP), синтеризатсияи шарораи плазма (SPS) ва истеҳсоли иловагиро (AM) ба таври мунтазам баррасӣ мекунад, бо таваҷҷӯҳ ба муҳокимаи механизмҳои агломератсия, параметрҳои асосӣ, хосиятҳои моддӣ ва мушкилоти мавҷудаи ҳар як раванд.
Истифодаи сафолҳои SiC дар соҳаҳои ҳарбӣ ва муҳандисӣ
Дар айни замон, ҷузъҳои сафолии баландсифати SiC дар таҷҳизоти истеҳсоли вафли кремний ба таври васеъ истифода мешаванд, ки дар равандҳои асосӣ ба монанди оксидшавӣ, литография, etching ва имплантатсияи ион иштирок мекунанд. Бо пешрафти технологияи вафли, афзоиши андозаи вафли тамоюли назаррас гардид. Андозаи асосии вафли кунунӣ 300 мм буда, мувозинати хуб байни арзиш ва иқтидори истеҳсолиро ба даст меорад. Бо вуҷуди ин, тибқи Қонуни Мур, истеҳсоли оммавии вафли 450 мм аллакай дар рӯзнома аст. Вафли калонтар одатан барои муқовимат ба деформатсия ва деформатсия қувваи баланди сохториро талаб мекунад, ки минбаъд талаботи афзояндаро ба ҷузъҳои сафолии калонҳаҷм, мустаҳкам ва тозагии баландсифати SiC афзоиш медиҳад. Дар солҳои охир, истеҳсоли изофӣ (чоп 3D), ҳамчун як технологияи босуръати прототипсозӣ, ки қолабро талаб намекунад, дар истеҳсоли қисмҳои сафолии мураккаби SiC бо сабаби сохти қабат ба қабат ва қобилиятҳои тарроҳии фасеҳи худ потенсиали азимро нишон дод ва таваҷҷӯҳи васеъро ба худ ҷалб кард.
Ин мақола ба таври мунтазам панҷ усули намояндагии омодасозии сафолҳои баландсифати SiC - синтеризатсияи дубора кристаллизатсия, бе фишор, пресскунии гарм, агломератсияи плазмаи шарора ва истеҳсоли иловагиҳо - бо таваҷҷӯҳ ба механизмҳои агломератсия, стратегияҳои оптимизатсияи равандҳо, хусусиятҳои самаранокии моддӣ ва дурнамои татбиқи саноатӣ таҳлил карда мешавад.
Талабот ба ашёи хоми карбиди кремнийи тоза
I. Синтеризатсияи дубора кристаллизатсия
Карбиди кремнийи дубора кристаллизатсияшуда (RSiC) як маводи тозагии баландсифати SiC мебошад, ки бидуни кӯмаки агломератсия дар ҳарорати баланди 2100-2500 ° C омода карда шудааст. Азбаски Фредрикссон бори аввал падидаи дубора кристаллизатсияро дар охири асри 19 кашф кард, RSiC аз сабаби сарҳадҳои тозаи ғалладонагӣ ва набудани фазаҳо ва ифлосиҳои шишагӣ таваҷҷӯҳи зиёд ба даст овард. Дар ҳарорати баланд, SiC фишори нисбатан баланди буғро нишон медиҳад ва механизми синтеризатсияи он пеш аз ҳама раванди бухоршавӣ-конденсатсияро дар бар мегирад: донаҳои майда бухор мешаванд ва дар рӯи донаҳои калонтар ҷойгир мешаванд, ба афзоиши гардан ва пайванди мустақими байни донаҳо мусоидат мекунанд ва ба ин васила қувваи моддиро баланд мебардоранд.
Дар соли 1990, Кригесман RSiC-ро бо зичии нисбии 79,1% бо истифода аз рехтагарӣ дар 2200 ° C омода кард, ки буришаш микроструктураи иборат аз донаҳои дағал ва сӯрохҳоро нишон медиҳад. Баъд, Йи ва дигарон. рехтагарии гелро барои тайёр кардани ҷисмҳои сабз истифода бурда, онҳоро дар 2450°С синтер карда, сафолҳои RSiC-ро бо зичии массаи 2,53 г/см3 ва қувваи печиши 55,4 МПа ба даст оварданд.
Сатҳи шикастани SEM аз RSiC
Дар муқоиса бо SiC зиччи, RSiC зичии камтар (тақрибан 2,5 г/см³) ва тақрибан 20% порозияи кушод дорад, ки иҷрои онро дар барномаҳои пурқувват маҳдуд мекунад. Аз ин рӯ, баланд бардоштани зичӣ ва хосиятҳои механикии RSiC ба як маркази асосии тадқиқот табдил ёфтааст. Сунг ва дигарон. пешниҳод кард, ки кремний гудохта ба паймонҳои омехтаи карбон/β-SiC ва аз нав кристаллизатсия дар 2200°C, бомуваффақият сохтани сохтори шабакавӣ аз донаҳои дағалии α-SiC. Дар натиҷа RSiC ба зичии 2,7 г/см³ ва қувваи печиши 134 МПа расид ва устувории аълои механикиро дар ҳарорати баланд нигоҳ дошт.
Барои боз хам баланд бардоштани зичии, Гуо ва дигарон. технологияи полимерии инфилтратсия ва пиролиз (PIP) барои табобатҳои сершумори RSiC. Истифодаи маҳлулҳои PCS/Xylene ва slurries SiC/PCS/xylene ҳамчун инфилтрант, пас аз 3-6 давраҳои PIP, зичии RSiC ба таври назаррас беҳтар шуд (то 2,90 г/см³), дар баробари қувваи печиши он. Илова бар ин, онҳо як стратегияи давриро пешниҳод карданд, ки PIP ва дубора кристаллизатсияро муттаҳид мекунад: пиролиз дар 1400 ° C ва пас аз дубора кристаллизатсия дар 2400 ° C, маҳкамшавии зарраҳоро самаранок тоза мекунад ва ковокӣ кам мекунад. Маводи ниҳоии RSiC ба зичии 2,99 г/см³ ва қувваи печиши 162,3 МПа расид, ки иҷрои барҷастаи ҳамаҷониба нишон дод.
Тасвирҳои SEM аз таҳаввулоти микроструктураи сайқалёфтаи RSiC пас аз импрегнатсияи полимерӣ ва пиролиз (PIP) - давраҳои дубора кристаллизатсия: RSiC ибтидоӣ (A), пас аз давраи якуми PIP-рекристаллизатсия (B) ва пас аз давраи сеюм (C)
II. Синтеризатсияи бе фишор
Керамикаи бефишоршудаи карбиди кремний (SiC) маъмулан бо истифода аз хокаи хеле тозаи SiC ҳамчун ашёи хом бо миқдори ками ёрирасонҳои агломератсия омода карда мешавад ва дар атмосфераи ғайрифаъол ё вакуум дар 1800-2150 ° C синтер карда мешавад. Ин усул барои истеҳсоли ҷузъҳои сафолии калонҳаҷм ва сохтори мураккаб мувофиқ аст. Аммо, азбаски SiC асосан ба таври ковалентӣ пайваст аст, коэффисиенти худдиффузияи он бениҳоят паст аст, ки зичии худро бидуни ёрии синтеризатсия душвор мегардонад.
Дар асоси механизми агломератсия, агломератсияи бефишорро ба ду категория тақсим кардан мумкин аст: агломератсияи бе фишори моеъ-фаза (PLS-SiC) ва агломератсияи ҳолати сахти бе фишор (PSS-SiC).
1.1 PLS-SiC (синтеризатсияи моеъи фаза)
PLS-SiC маъмулан дар зери 2000°С бо илова кардани тақрибан 10 ват.% воситаҳои аглометикии эвтектикӣ (ба монанди Al₂O₃, CaO, MgO, TiO₂ ва оксидҳои нодир RE₂O₃) синтер карда мешавад, то як марҳилаи моеъро ташкил кунад, ки ба интиқоли заррачаҳо ва паҳншавии масса мусоидат мекунад. Ин раванд барои сафолҳои дараҷаи саноатии SiC мувофиқ аст, аммо дар бораи SiC-и тозагии баланд тавассути синтеризатсияи марҳилаи моеъ гузориш дода нашудааст.
1.2 PSS-SiC (синтеризатсияи ҳолати сахт)
PSS-SiC зичии ҳолати сахтро дар ҳарорати аз 2000°C бо тақрибан 1 вазн.% иловаҳо дар бар мегирад. Ин раванд асосан ба диффузияи атомӣ ва азнавташкилдиҳии ғалладона вобаста аст, ки тавассути ҳарорати баланд барои кам кардани энергияи рӯизаминӣ ва ноил шудан ба зичӣ ба вуҷуд меояд. Системаи BC (бор-карбон) як комбинатсияи маъмули иловагиест, ки метавонад энергияи сарҳади донаҳоро коҳиш диҳад ва SiO₂-ро аз сатҳи SiC хориҷ кунад. Бо вуҷуди ин, иловаҳои анъанавии пеш аз милод аксар вақт ифлосиҳои боқимондаро ворид мекунанд ва тозагии SiC-ро коҳиш медиҳанд.
Бо назорати таркиби изофа (В 0,4 ват.%, C 1,8 ват.%) ва агломератсия дар ҳарорати 2150°С дар давоми 0,5 соат, сафолҳои баландсифати SiC бо тозагии 99,6 ват.% ва зичии нисбии 98,4% ба даст оварда шуданд. Микросохтор донаҳои сутуншаклро (дарозии баъзеашон зиёда аз 450 микрон), бо сӯрохиҳои хурд дар сарҳади донаҳо ва зарраҳои графитӣ дар дохили донаҳо нишон доданд. Сафол қувваи тобиши 443 ± 27 МПа, модули чандирии 420 ± 1 GPa ва коэффисиенти васеъшавии гармии 3,84 × 10⁻⁶ K⁻¹ дар доираи ҳарорати хонагӣ то 600 °C нишон дода, иҷрои аълои умумиро нишон дод.
Микроструктураи PSS-SiC: (A) Тасвири SEM пас аз сайқал додан ва нахи NaOH; (BD) Тасвирҳои BSD пас аз сайқал додан ва ранг кардан
III. Синтеризатсияи гарм бо фишор
Синтеризатсияи гарм (HP) як усули зичсозӣ мебошад, ки ҳамзамон гармӣ ва фишори яксониро ба маводи хока дар шароити ҳарорати баланд ва фишори баланд татбиқ мекунад. Фишори баланд ташаккули сӯрохиҳоро ба таври назаррас бозмедорад ва афзоиши ғалларо маҳдуд мекунад, дар ҳоле ки ҳарорати баланд ба синтези ғалладона ва ташаккули сохторҳои зич мусоидат мекунад ва дар ниҳоят сафолҳои зичии баланд ва тозагии SiC-ро ба вуҷуд меорад. Аз сабаби хусусияти самти пахшкунӣ, ин раванд тамоюли анизотропии донаро ба вуҷуд меорад, ки ба хосиятҳои механикӣ ва фарсуда таъсир мерасонад.
Керамикаи холиси SiC бе иловаҳо зич кардан душвор аст ва синтеризатсияи фишори баланди баландро талаб мекунад. Надо ва дигарон. бомуваффақият омода SiC пурра зиччи бе иловаҳо дар 2500 ° C ва 5000 МПа; Сун ва дигарон. маводи ќисми зиёди β-SiC бо сахтии Vickers то 41,5 GPa дар 25 GPa ва 1400 ° C гирифта шудааст. Бо истифода аз фишори 4 GPa, сафолҳои SiC бо зичии нисбии тақрибан 98% ва 99%, сахтии 35 GPa ва модули чандирии 450 GPa дар 1500 ° C ва 1900 ° C омода карда шуданд. Дар 5 ГПа ва 1500 ° C хокаи андозаи микрон SiC синтеризатсия карда, сафол бо сахтии 31,3 ГПа ва зичии нисбии 98,4% дод.
Гарчанде ки ин натиҷаҳо нишон медиҳанд, ки фишори баланди баланд метавонад зичии бе иловаҳоро ба даст орад, мураккабӣ ва арзиши баланди таҷҳизоти зарурӣ барномаҳои саноатиро маҳдуд мекунад. Аз ин рӯ, дар омодасозии амалӣ, иловаҳои микроэлементӣ ё гранулятсияи хока аксар вақт барои баланд бардоштани қувваи ҳаракатдиҳандаи агломератсия истифода мешаванд.
Бо илова кардани 4 вазн.% қатрони фенолӣ ҳамчун илова ва агломератсия дар ҳарорати 2350 ° C ва 50 МПа сафолҳои SiC бо суръати зичии 92% ва тозагии 99,998% ба даст оварда шуданд. Бо истифода аз миқдори ками иловагиҳо (кислотаи бор ва D-фруктоза) ва синтеризатсия дар 2050 ° C ва 40 МПа, SiC-и тозаи баланд бо зичии нисбӣ> 99,5% ва боқимондаи В танҳо 556 ppm омода карда шуд. Тасвирҳои SEM нишон доданд, ки дар муқоиса бо намунаҳои бефишоршуда, намунаҳои гарм-прессшуда донаҳои хурдтар, сӯрохиҳои камтар ва зичии баланд доранд. Қувваи печиш 453,7 ± 44,9 МПа ва модули чандирӣ ба 444,3 ± 1,1 ГПа расид.
Бо дароз кардани вақти нигоҳдорӣ дар 1900°C, андозаи ғалла аз 1,5 мкм то 1,8 мкм зиёд шуд ва гузариши гармӣ аз 155 то 167 Втм⁻¹·K⁻¹ беҳтар шуд ва ҳамзамон муқовимат ба зангзании плазмаро зиёд кард.
Дар шароити 1850°С ва 30 МПа, пресскунии гарм ва пресскунии гарми босуръати хокаи гранулшуда ва тозашудаи SiC сафолҳои пурраи зиччи β-SiC-ро бидуни ягон илова бо зичии 3,2 г/см3 ва ҳарорати агломератсия нисбат ба равандҳои анъанавӣ 150-200°С пасттар дод. Сафол сахтии 2729 GPa, сахтии шикастани 5,25–5,30 МПа·м^1/2 ва муқовимати аълои хазандагонро нишон доданд (суръати хазандагон 9,9 × 10⁻¹⁰ s⁻¹ ва 3,8 × 10⁻⁻⁹04°C 10°C 104°С/С) ва 100 МПа).
$A) Тасвири SEM-и сатњи сайќалшуда; $B) Тасвири SEM-и сатњи шикаста; (C, D) Тасвири BSD аз сатҳи сайқалёфта
Дар пажӯҳишҳои чопи 3D барои сафолҳои пьезоэлектрикӣ, шлами сафолӣ ҳамчун омили асосии таъсиррасонӣ ба ташаккул ва иҷроиш, ба як таваҷҷӯҳи асосӣ дар дохили кишвар ва байналмилалӣ табдил ёфтааст. Тадқиқотҳои ҷорӣ ба таври умум нишон медиҳанд, ки параметрҳо ба монанди андозаи зарраҳои хока, часпакии slurry ва мундариҷаи сахт ба сифати ташаккул ва хосиятҳои пьезоэлектрикии маҳсулоти ниҳоӣ ба таври назаррас таъсир мерасонанд.
Тадқиқот нишон дод, ки шламҳои сафолие, ки бо истифода аз хокаҳои титанати барийи микрон, субмикрон ва наноандоза омода карда шудаанд, дар равандҳои стереолитография (масалан, LCD-SLA) фарқиятҳои назаррас доранд. Вақте ки андозаи заррачаҳо кам мешаванд, часпакии slurry ба таври назаррас зиёд мешавад ва хокаҳои наноҳаҷм slurries истеҳсол мекунанд, ки часпакҳо ба миллиардҳо мПа·с мерасад. Хокаҳои дорои хокаҳои андозаи микрон ҳангоми чоп ба деламинатсия ва пӯхташавӣ майл доранд, дар ҳоле ки хокаҳои субмикронӣ ва наноандоза рафтори устувортари ташаккулро нишон медиҳанд. Пас аз синтеризатсияи ҳарорати баланд, намунаҳои сафолии натиҷавӣ ба зичии 5,44 г/см³, коэффисиенти пьезоэлектрикӣ (d₃₃) тақрибан 200 pC/N ва омилҳои ками талафот ноил гардиданд, ки хосиятҳои хуби электромеханикии ҷавобиро нишон доданд.
Илова бар ин, дар равандҳои микро-стереолитография, танзими таркиби сахти шламҳои навъи PZT (масалан, 75 ват.%) ҷисмҳои агломератсияшуда бо зичии 7,35 г/см³ ба даст оварда, дар зери майдонҳои электрикии қутбӣ ба доимии пьезоэлектрикӣ то 600 пС/Н расид. Тадқиқот оид ба ҷуброни деформатсияи микромиқёс дақиқии ташаккулро ба таври назаррас беҳтар намуда, дақиқии геометриро то 80% афзоиш дод.
Таҳқиқоти дигар дар бораи сафолҳои пьезоэлектрикии PMN-PT нишон дод, ки мундариҷаи сахт ба сохтори сафолӣ ва хосиятҳои электрикӣ ба таври ҷиддӣ таъсир мерасонад. Бо 80 вазн.% таркиби сахт, маҳсулоти иловаги ба осонӣ дар сафолҳо пайдо мешаванд; ки таркиби сахт то 82 вазн.% ва бештар аз он зиёд шуд, маҳсулоти иловаги тадриҷан аз байн рафтанд ва сохтори сафолӣ тозатар шуд ва кори ба таври назаррас беҳтар гардид. Дар 82 ват.% сафолҳо хосиятҳои оптималии электрикиро нишон доданд: доимии пьезоэлектрикӣ 730 pC/N, гузариши нисбӣ 7226 ва талафоти диэлектрикӣ ҳамагӣ 0,07.
Хулоса, андозаи заррачаҳо, таркиби сахт ва хосиятҳои реологии шламҳои сафолӣ на танҳо ба устуворӣ ва дақиқии раванди чоп таъсир мерасонанд, балки мустақиман зичӣ ва аксуламали пьезоэлектрикии ҷисмҳои синтерро муайян мекунанд ва онҳоро ба параметрҳои калидӣ барои ба даст овардани сафолҳои пьезоэлектрикии 3D-чпиши баландсифат табдил медиҳанд.
Раванди асосии чопи LCD-SLA 3D намунаҳои BT/UV
Хусусиятҳои сафолҳои PMN-PT бо таркиби сахти гуногун
IV. Spark плазма синтеринг
Синтеризатсияи шарораи плазма (SPS) як технологияи пешрафтаи агломератсия мебошад, ки аз ҷараёни импулс ва фишори механикии ҳамзамон ба хокаҳо барои ноил шудан ба зичии зуд истифода мешавад. Дар ин раванд ҷараён мустақиман қолаб ва хокаро гарм карда, гармӣ ва плазмаи Ҷоулро тавлид мекунад ва имкон медиҳад, ки дар муддати кӯтоҳ (одатан дар давоми 10 дақиқа) синтеризатсияи самаранокро фароҳам меорад. Гармидиҳии зуд ба паҳншавии сатҳ мусоидат мекунад, дар ҳоле ки разряди шарора ба хориҷ кардани газҳои адсорбшуда ва қабатҳои оксид аз сатҳи хок кӯмак карда, кори агломератсияро беҳтар мекунад. Таъсири электромигратсия, ки аз майдонҳои электромагнитӣ ба вуҷуд меояд, инчунин диффузияи атомиро афзоиш медиҳад.
Дар муқоиса бо фишори анъанавии гарм, SPS гармии бештарро истифода мебарад, ки имкон медиҳад зичшавӣ дар ҳароратҳои пасттар ва ба таври муассир монеъ шудани афзоиши ғалла барои ба даст овардани микроструктураи хуб ва якхела. Барои намуна:
- Бе иловаҳо, бо истифода аз хокаи хокаи SiC ҳамчун ашёи хом, дар 2100 ° C ва 70 МПа дар тӯли 30 дақиқа омехта кардани намунаҳо бо зичии нисбии 98% ба даст оварда шуданд.
- Синтеризатсия дар 1700 ° C ва 40 МПа дар тӯли 10 дақиқа SiC-и мукааб бо зичии 98% ва андозаи донааш ҳамагӣ 30-50 нм ба вуҷуд омад.
- Истифодаи хокаи гранулаи 80 мкм SiC ва синтеризатсия дар 1860 ° C ва 50 МПа дар тӯли 5 дақиқа ба сафолҳои баландсифати SiC бо зичии нисбӣ 98,5%, микросахтии Викерс аз 28,5 ГПа, қувваи каҷшавӣ 395 МПа ва шикастани тоқатнопазирӣ 4^5 м2.
Таҳлили микроструктурӣ нишон дод, ки ҳангоми аз 1600 ° C то 1860 ° C баланд шудани ҳарорати агломератсия, ковокагии мавод ба таври назаррас коҳиш ёфта, ба зичии пурра дар ҳарорати баланд наздик мешавад.
Микроструктураи сафолҳои SiC дар ҳароратҳои гуногун синтер карда мешаванд: (A) 1600 ° C, (B) 1700 ° C, (C) 1790 ° C ва (D) 1860 ° C
V. Истехсоли иловагй
Истеҳсоли изофӣ (AM) ба наздикӣ бо сабаби раванди сохтани қабат ба қабати худ дар истеҳсоли ҷузъҳои сафолии мураккаб потенсиали бузургро нишон дод. Барои сафолҳои SiC, технологияҳои сершумори AM таҳия карда шудаанд, аз ҷумла ҷунбиши пайвандкунанда (BJ), 3DP, синтеризатсияи лазерии интихобӣ (SLS), навиштани рангҳои мустақим (DIW) ва стереолитография (SL, DLP). Аммо, 3DP ва DIW дақиқии камтар доранд, дар ҳоле ки SLS майл ба фишори гармӣ ва тарқишҳо меорад. Баръакси ин, BJ ва SL дар истеҳсоли сафолҳои мураккаби тоза ва дақиқи баланд бартариҳои бештар пешниҳод мекунанд.
- Ҷойгиркунии бастабандӣ (BJ)
Технологияи BJ қабат ба қабат пошидани пайвандак ба хокаи пайванд ва пас аз ҷудокунӣ ва синтеризатсия барои ба даст овардани маҳсулоти ниҳоии сафолӣ иборат аст. Бо омезиши BJ бо инфилтратсияи буғи химиявӣ (CVI), сафолҳои тозагии баланд ва пурра кристаллии SiC бомуваффақият омода карда шуданд. Раванд дар бар мегирад:
① Ташаккул додани ҷисмҳои сабзи сафолии SiC бо истифода аз BJ.
② Зичкунӣ тавассути CVI дар 1000°C ва 200 Торр.
③ Сафолати ниҳоии SiC зичии 2,95 г/см³, гузаронандаи гармидиҳӣ 37 Вт/м·К ва қувваи печиши 297 МПа дошт.
Диаграммаи схемавии чопи часпак (BJ). (A) Модели тарроҳии компютерӣ (CAD), (B) диаграммаи схематикии принсипи BJ, (C) чопи SiC аз ҷониби BJ, (D) зичии SiC тавассути инфилтратсияи буғи химиявӣ (CVI)
- Стереолитография (SL)
SL як технологияи ташаккули сафолии бар асоси ултрабунафш бо муолиҷаи ултрабунафш мебошад, ки дорои қобилиятҳои сохти сохтори хеле дақиқ ва мураккаб мебошад. Ин усул slurries сафолї фотоҳассос бо мазмуни баланди сахт ва часпаки паст истифода мебарад, ба ташаккули љисмњои сабз сафолї 3D тавассути фотополимеризатсия, пас аз ҷудокунӣ ва синтеризатсияи ҳарорати баланд барои ба даст овардани маҳсулоти ниҳоӣ.
Бо истифода аз slurry 35 vol.% SiC, ҷисмҳои сабзи баландсифати 3D дар зери шуоъҳои ултрабунафш 405 нм омода карда шуданд ва минбаъд тавассути сӯхтани полимерҳо дар 800 ° C ва табобати PIP зич карда шуданд. Натиљањо нишон доданд, ки намунањое, ки бо 35 њаљм% шлам тайёр карда шудаанд, зичии нисбии 84,8% ба даст оварда, аз 30% ва 40% гурўњњои назоратї бартарї доштанд.
Бо ворид кардани SiO₂ липофиликӣ ва қатрони эпокси фенолӣ (PEA) барои тағир додани шлам, кори фотополимеризатсия ба таври муассир беҳтар карда шуд. Пас аз синтеризатсия дар 1600 ° C барои 4 соат, табдили қариб пурра ба SiC ба даст омад, ки мундариҷаи ниҳоии оксиген ҳамагӣ 0,12% буд, ки имкон дод, ки як қадами сафолҳои тозагии баланд ва мураккаби SiC бидуни марҳилаҳои пеш аз оксидшавӣ ё пеш аз инфилтратсия истеҳсол карда шавад.
Тасвири сохтори чоп ва раванди синтеризатсияи он. Намоиши намуна пас аз хушккунӣ дар (A) 25 ° C, пиролиз дар (B) 1000 ° C ва агломератсия дар (C) 1600 ° C.
Тавассути тарҳрезии шламҳои сафолии Si₃N₄ барои чопи стереолитографияи 3D ва истифодаи равандҳои фарсудашавӣ-пешбинӣ ва ҳарорати баланд, сафолҳои Si₃N₄ бо зичии назариявӣ 93,3%, тобоварӣ ба кашиш 279,8 МПа ва 279,8 МПа 23,30,300,2000 МП3. тайёр карда шудааст. Тадқиқотҳо нишон доданд, ки дар шароити 45 ҳаҷм% таркиби сахт ва 10 сония вақти таъсир, ҷисмҳои сабзи якқабата бо дақиқии муолиҷаи сатҳи IT77 ба даст овардан мумкин аст. Раванди ҷудокунии ҳарорати паст бо суръати гармкунии 0,1 °C / дақиқа ба тавлиди ҷисмҳои сабзи бе тарқиш мусоидат кард.
Синтеринг як қадами муҳимест, ки ба иҷрои ниҳоии стереолитография таъсир мерасонад. Тадқиқотҳо нишон медиҳанд, ки илова кардани ёриҳои агломератсия метавонад зичии сафолӣ ва хосиятҳои механикиро самаранок беҳтар созад. Истифодаи CeO₂ ҳамчун ёрирасони агломератсия ва технологияи сӯзишвории майдони барқӣ барои тайёр кардани сафолҳои зичии баланд Si₃N₄, CeO₂ муайян карда шуд, ки дар сарҳадҳои ғалла ҷудо шуда, ба лағжиш ва зичии сарҳади ғалла мусоидат мекунад. Дар сафолҳои натиҷа сахтии Vickers аз HV10/10 (1347,9 ± 2,4) ва устувории шикастан (6,57 ± 0,07) МПа·m¹/² намоиш дода шуд. Бо MgO–Y₂O₃ ҳамчун иловаҳо, якхела будани микроструктураи сафолӣ беҳтар карда шуд ва иҷрои онро ба таври назаррас беҳтар кард. Дар сатҳи умумии допинг 8 вазн.% қувваи печиш ва гармигузаронӣ мутаносибан ба 915,54 МПа ва 59,58 Вт·м⁻¹·K⁻¹ расид.
VI. Хулоса
Хулоса, керамикаи баландсифати карбиди кремний (SiC), ҳамчун маводи барҷастаи сафолии муҳандисӣ, дурнамои васеъи татбиқро дар нимноқилҳо, аэрокосмосҳо ва таҷҳизоти ҳолати фавқулодда нишон доданд. Дар ин мақола панҷ роҳи маъмулии омодагӣ барои сафолҳои тозагии баландсифати SiC - синтеризатсияи дубора кристаллизатсия, бе фишор, пресскунии гарм, плазмаи шарора ва истеҳсоли иловагиҳо - бо муҳокимаҳои муфассал дар бораи механизмҳои зичии онҳо, оптимизатсияи параметрҳои асосӣ, иҷрои мавод ва афзалиятҳо ва маҳдудиятҳои мувофиқ ба таври мунтазам таҳлил карда шудааст.
Маълум аст, ки ҳар кадоми равандҳои гуногун аз ҷиҳати ба даст овардани тозагии баланд, зичии баланд, сохторҳои мураккаб ва имконпазирии саноатӣ хусусиятҳои беназир доранд. Технологияи истеҳсоли изофӣ, аз ҷумла, дар истеҳсоли ҷузъҳои мураккаб ва фармоишӣ дорои потенсиали қавӣ бо пешрафтҳо дар зерсоҳаҳо ба монанди стереолитография ва ҷунбиши пайвандкунанда нишон дод, ки онро як самти муҳими рушд барои тайёр кардани сафолии баландсифати SiC табдил медиҳад.
Тадқиқоти оянда оид ба тайёр кардани сафолии баландсифати SiC бояд амиқтар шавад ва ба гузариш аз миқёси лабораторӣ ба барномаҳои муҳандисии васеъмиқёси боэътимод мусоидат кунад ва ба ин васила дастгирии муҳими моддиро барои истеҳсоли таҷҳизоти баландсифат ва технологияҳои насли оянда таъмин кунад.
XKH як корхонаи баландтехнологӣ мебошад, ки ба тадқиқот ва истеҳсоли масолеҳи серамикии баландсифат тахассус дорад. Он ба пешниҳоди қарорҳои фармоишӣ барои муштариён дар шакли сафолҳои карбиди кремний (SiC) бахшида шудааст. Ширкат дорои технологияҳои пешрафтаи омодасозии мавод ва иқтидори дақиқи коркард мебошад. Тиҷорати он таҳқиқот, истеҳсол, коркарди дақиқ ва коркарди рӯизаминии сафолии баландсифати SiC-ро дар бар мегирад, ки ба талаботи қатъии нимноқилҳо, энергияи нав, аэрокосмосӣ ва дигар соҳаҳо барои ҷузъҳои сафолии баландсифат ҷавобгӯ мебошад. Бо истифода аз равандҳои баркамол ва технологияҳои истеҳсоли иловагӣ, мо метавонем ба мизоҷон хидмати ягонаро аз оптимизатсияи формулаи моддӣ, ташаккули сохтори мураккаб то коркарди дақиқ пешниҳод кунем, то маҳсулот дорои хосиятҳои хуби механикӣ, устувории гармӣ ва муқовимат ба зангзанӣ бошанд.
Вақти фиристодан: июл-30-2025