Жоғары тазалықтағы кремний карбиді (SiC) керамикасы ерекше жылу өткізгіштігі, химиялық тұрақтылығы және механикалық беріктігінің арқасында жартылай өткізгіш, аэроғарыш және химия өнеркәсібіндегі маңызды компоненттер үшін тамаша материалдар ретінде пайда болды. Жоғары өнімді, төмен ластанған керамикалық құрылғыларға сұраныстың артуымен жоғары тазалықтағы SiC керамикасын тиімді және масштабталатын дайындау технологияларын әзірлеу жаһандық зерттеу бағытына айналды. Бұл мақалада қайта кристалдану күйдіруі, қысымсыз күйдіру (PS), ыстық престеу (HP), ұшқын плазмалық күйдіру (SPS) және аддитивті өндіріс (AM) сияқты жоғары тазалықтағы SiC керамикасын дайындаудың қазіргі негізгі әдістері жүйелі түрде қарастырылады, күйдіру механизмдерін, негізгі параметрлерін, материалдық қасиеттерін және әрбір процестің бар қиындықтарын талқылауға баса назар аударылады.
SiC керамикасын әскери және инженерлік салаларда қолдану
Қазіргі уақытта жоғары тазалықтағы SiC керамикалық компоненттері кремний пластиналарын өндіру жабдықтарында кеңінен қолданылады, тотығу, литография, ою және ион имплантациясы сияқты негізгі процестерге қатысады. Пластиналар технологиясының дамуымен пластиналардың өлшемдерінің ұлғаюы маңызды үрдіске айналды. Қазіргі негізгі пластиналардың өлшемі 300 мм, бұл құны мен өндірістік қуаты арасында жақсы тепе-теңдікке қол жеткізуге мүмкіндік береді. Дегенмен, Мур заңының арқасында 450 мм пластиналарды жаппай өндіру күн тәртібінде тұр. Үлкен пластиналар әдетте деформацияға және деформацияға төтеп беру үшін жоғары құрылымдық беріктікті қажет етеді, бұл үлкен өлшемді, жоғары беріктіктегі, жоғары тазалықтағы SiC керамикалық компоненттеріне деген сұраныстың артуын одан әрі арттырады. Соңғы жылдары қалыптарды қажет етпейтін жылдам прототиптеу технологиясы ретінде аддитивті өндіріс (3D басып шығару) қабат-қабат конструкциясы мен икемді дизайн мүмкіндіктерінің арқасында күрделі құрылымды SiC керамикалық бөлшектерін жасауда үлкен әлеует көрсетті, бұл кеңінен назар аудартады.
Бұл мақалада жоғары тазалықтағы SiC керамикасын дайындаудың бес типтік әдісі - қайта кристалдану күйдіруі, қысымсыз күйдіру, ыстық престеу, ұшқын плазмалық күйдіру және аддитивті өндіріс - олардың күйдіру механизмдеріне, процестерді оңтайландыру стратегияларына, материалдың өнімділік сипаттамаларына және өнеркәсіптік қолдану перспективаларына назар аудара отырып, жүйелі түрде талданады.
Жоғары тазалықтағы кремний карбиді шикізатына қойылатын талаптар
I. Қайта кристалдану арқылы синтездеу
Қайта кристалданған кремний карбиді (RSiC) - 2100–2500°C жоғары температурада күйдіру құралдарынсыз дайындалған жоғары тазалықтағы SiC материалы. Фредрикссон 19 ғасырдың соңында қайта кристалдану құбылысын алғаш ашқаннан бері, RSiC таза түйіршік шекаралары мен шыны фазалары мен қоспалардың болмауына байланысты үлкен назар аударды. Жоғары температурада SiC салыстырмалы түрде жоғары бу қысымын көрсетеді және оның күйдіру механизмі негізінен булану-конденсация процесін қамтиды: ұсақ түйіршіктер буланып, ірі түйіршіктердің бетінде қайта шөгеді, бұл мойынның өсуіне және түйіршіктер арасындағы тікелей байланысқа ықпал етеді, осылайша материалдың беріктігін арттырады.
1990 жылы Кригесманн 2200°C температурада сырғанау арқылы құю әдісін қолдана отырып, салыстырмалы тығыздығы 79,1% болатын RSiC дайындады, көлденең қимада ірі түйіршіктер мен кеуектерден тұратын микроқұрылым көрсетілген. Кейіннен Йи және т.б. жасыл денелерді дайындау үшін гель құю әдісін қолданып, оларды 2450°C температурада күйдіріп, көлемдік тығыздығы 2,53 г/см³ және иілу беріктігі 55,4 МПа болатын RSiC керамикасын алды.
RSiC-нің SEM сынық беті
Тығыз SiC-мен салыстырғанда, RSiC тығыздығы төмен (шамамен 2,5 г/см³) және шамамен 20% ашық кеуектілікке ие, бұл оның жоғары беріктіктегі қолданбалардағы жұмысын шектейді. Сондықтан, RSiC тығыздығы мен механикалық қасиеттерін жақсарту зерттеудің негізгі бағытына айналды. Сунг және т.б. балқытылған кремнийді көміртек/β-SiC аралас тығыздалған материалдарға еніп, 2200°C температурада қайта кристалдануды ұсынды, бұл α-SiC ірі түйіршіктерінен тұратын желілік құрылымды сәтті құрды. Нәтижесінде алынған RSiC тығыздығы 2,7 г/см³ және иілу беріктігі 134 МПа болды, бұл жоғары температурада тамаша механикалық тұрақтылықты сақтап қалды.
Тығыздықты одан әрі арттыру үшін Гуо және т.б. RSiC-ті бірнеше рет өңдеу үшін полимер инфильтрациясы және пиролиз (PIP) технологиясын қолданды. PCS/ксилол ерітінділерін және SiC/PCS/ксилол суспензияларын инфильтрант ретінде пайдалану арқылы 3-6 PIP циклынан кейін RSiC тығыздығы иілу беріктігімен қатар айтарлықтай жақсарды (2,90 г/см³ дейін). Сонымен қатар, олар PIP пен қайта кристалдануды біріктіретін циклдік стратегияны ұсынды: 1400°C температурада пиролиз, содан кейін 2400°C температурада қайта кристалдану, бөлшектердің бітелуін тиімді түрде тазарту және кеуектілікті азайту. Соңғы RSiC материалы 2,99 г/см³ тығыздыққа және 162,3 МПа иілу беріктігіне қол жеткізді, бұл керемет кешенді өнімділікті көрсетті.
Полимерді сіңдіру және пиролиз (PIP)-рекристаллизация циклдерінен кейін жылтыратылған RSiC микроқұрылымының эволюциясының SEM кескіндері: Бастапқы RSiC (A), бірінші PIP-рекристаллизация циклінен кейін (B) және үшінші циклден кейін (C)
II. Қысымсыз күйдіру
Қысымсыз күйдірілген кремний карбиді (SiC) керамикасы әдетте шикізат ретінде жоғары тазалықтағы, ультра жұқа SiC ұнтағын пайдаланып, аз мөлшерде күйдіргіш құралдар қосылып, инертті атмосферада немесе вакуумда 1800–2150°C температурада күйдіріледі. Бұл әдіс ірі өлшемді және күрделі құрылымды керамикалық компоненттерді өндіруге жарамды. Дегенмен, SiC негізінен ковалентті байланысқандықтан, оның өзіндік диффузия коэффициенті өте төмен, бұл күйдіргіш құралдарсыз тығыздауды қиындатады.
Күйдіру механизміне сүйене отырып, қысымсыз күйдіруді екі санатқа бөлуге болады: қысымсыз сұйық фазалы күйдіру (PLS-SiC) және қысымсыз қатты күйлі күйдіру (PSS-SiC).
1.1 PLS-SiC (Сұйық фазалы күйдіру)
PLS-SiC әдетте 2000°C-тан төмен температурада эвтектикалық күйдіру құралдарының (мысалы, Al₂O₃, CaO, MgO, TiO₂ және сирек кездесетін жер оксидтері RE₂O₃) шамамен 10 салмақтық% қосу арқылы сұйық фазаны түзу арқылы күйдіріледі, бұл бөлшектердің қайта құрылуын және тығыздалу үшін масса алмасуын ынталандырады. Бұл процесс өнеркәсіптік деңгейдегі SiC керамикасына жарамды, бірақ сұйық фазалық күйдіру арқылы жоғары тазалықтағы SiC алынғаны туралы ешқандай хабарламалар болған жоқ.
1.2 PSS-SiC (Қатты күйдегі күйдіру)
PSS-SiC шамамен 1 салмақтық% қоспалармен 2000°C жоғары температурада қатты күйдегі тығыздауды қамтиды. Бұл процесс негізінен беттік энергияны азайту және тығыздауға қол жеткізу үшін жоғары температурамен басқарылатын атомдық диффузияға және дәндердің қайта құрылуына негізделген. BC (бор-көміртек) жүйесі - дән шекарасының энергиясын төмендетіп, SiO₂-ны SiC бетінен кетіретін кең таралған қоспа комбинациясы. Дегенмен, дәстүрлі BC қоспалары көбінесе қалдық қоспаларды енгізеді, бұл SiC тазалығын төмендетеді.
Қоспа мөлшерін (B 0,4 салмақтық%, C 1,8 салмақтық%) бақылау және 2150°C температурада 0,5 сағат бойы күйдіру арқылы тазалығы 99,6 салмақтық% және салыстырмалы тығыздығы 98,4% болатын жоғары тазалықтағы SiC керамикасы алынды. Микроқұрылымда бағаналы түйіршіктер (кейбіреулерінің ұзындығы 450 мкм-ден асады), түйіршіктер шекарасында шағын тесіктер және түйіршіктер ішінде графит бөлшектері болды. Керамика бөлме температурасынан 600°C дейінгі диапазонда иілу беріктігі 443 ± 27 МПа, серпімділік модулі 420 ± 1 ГПа және жылу кеңею коэффициенті 3,84 × 10⁻⁶ K⁻¹ болды, бұл жалпы тамаша өнімділікті көрсетті.
PSS-SiC микроқұрылымы: (A) Жылтырату және NaOH өңдеуден кейінгі SEM кескіні; (BD) Жылтырату және өңдеуден кейінгі BSD кескіндері
III. Ыстық престеу арқылы пісіру
Ыстық престеу (HP) күйдіру - жоғары температура мен жоғары қысым жағдайында ұнтақ материалдарына бір мезгілде жылу мен бір осьті қысымды қолданатын тығыздау әдісі. Жоғары қысым кеуектердің пайда болуын айтарлықтай тежейді және дәндердің өсуін шектейді, ал жоғары температура дәндердің бірігуіне және тығыз құрылымдардың пайда болуына ықпал етеді, нәтижесінде жоғары тығыздықтағы, жоғары тазалықтағы SiC керамикасын шығарады. Престеудің бағытты сипатына байланысты бұл процесс дәннің анизотропиясын тудырады, механикалық және тозу қасиеттеріне әсер етеді.
Таза SiC керамикасын қоспаларсыз тығыздау қиын, бұл аса жоғары қысымды күйдіруді қажет етеді. Надо және т.б. 2500°C және 5000 МПа температурада қоспаларсыз толық тығыз SiC дайындады; Сан және т.б. 25 ГПа және 1400°C температурада 41,5 ГПа дейінгі Виккерс қаттылығы бар β-SiC көлемді материалдарын алды. 4 ГПа қысымды пайдаланып, шамамен 98% және 99% салыстырмалы тығыздығы, 35 ГПа қаттылығы және 450 ГПа серпімділік модулі бар SiC керамикасы сәйкесінше 1500°C және 1900°C температурада дайындалды. Микрон өлшемді SiC ұнтағын 5 ГПа және 1500°C температурада күйдіру 31,3 ГПа қаттылығы және 98,4% салыстырмалы тығыздығы бар керамика берді.
Бұл нәтижелер аса жоғары қысымның қоспасыз тығыздауға қол жеткізе алатынын көрсеткенімен, қажетті жабдықтың күрделілігі мен жоғары құны өнеркәсіптік қолданылуын шектейді. Сондықтан, практикалық дайындықта күйдірудің қозғаушы күшін күшейту үшін микроэлементтер немесе ұнтақ түйіршіктеу жиі қолданылады.
Қоспа ретінде 4% фенол шайырын қосып, 2350°C және 50 МПа температурада күйдіру арқылы тығыздау жылдамдығы 92% және тазалығы 99,998% болатын SiC керамикасы алынды. Қоспаның аз мөлшерін (бор қышқылы және D-фруктоза) пайдаланып және 2050°C және 40 МПа температурада күйдіру арқылы салыстырмалы тығыздығы >99,5% және қалдық B мөлшері тек 556 ppm болатын жоғары тазалықтағы SiC дайындалды. SEM кескіндері қысымсыз күйдірілген үлгілермен салыстырғанда ыстықтай сығымдалған үлгілердің түйіршіктері кішірек, тесіктері аз және тығыздығы жоғары екенін көрсетті. Иілу беріктігі 453,7 ± 44,9 МПа, ал серпімділік модулі 444,3 ± 1,1 ГПа-ға жетті.
1900°C температурада ұстау уақытын ұзарту арқылы түйіршік өлшемі 1,5 мкм-ден 1,8 мкм-ге дейін артты, ал жылу өткізгіштігі 155-тен 167 Вт·м⁻¹·К⁻¹-ге дейін жақсарды, сонымен қатар плазмалық коррозияға төзімділікті арттырды.
1850°C және 30 МПа температура жағдайында түйіршіктелген және күйдірілген SiC ұнтағын ыстықтай престеу және жылдам ыстықтай престеу арқылы ешқандай қоспасыз, тығыздығы 3,2 г/см³ және күйдіру температурасы дәстүрлі процестерге қарағанда 150–200°C төмен толық тығыз β-SiC керамикасын алды. Керамика 2729 ГПа қаттылық, сынуға төзімділігі 5,25–5,30 МПа·м^1/2 және тамаша сырғанауға төзімділік көрсетті (1400°C/1450°C және 100 МПа температурада сырғанаудың жылдамдығы 9,9 × 10⁻¹⁰ с⁻¹ және 3,8 × 10⁻⁹ с⁻¹).
(A) Жылтыратылған беттің SEM кескіні; (B) Сынық бетінің SEM кескіні; (C, D) Жылтыратылған беттің BSD кескіні
Пьезоэлектрлік керамиканы 3D басып шығару зерттеулерінде керамикалық шлам, қалыптау мен өнімділікке әсер ететін негізгі фактор ретінде, ел ішінде де, халықаралық деңгейде де басты назарда болды. Қазіргі зерттеулер ұнтақ бөлшектерінің өлшемі, шлам тұтқырлығы және қатты зат мөлшері сияқты параметрлер соңғы өнімнің қалыптау сапасы мен пьезоэлектрлік қасиеттеріне айтарлықтай әсер ететінін көрсетеді.
Зерттеулер микрондық, субмикрондық және наноөлшемді барий титанат ұнтақтарын пайдаланып дайындалған керамикалық суспензиялардың стереолитография (мысалы, LCD-SLA) процестерінде айтарлықтай айырмашылықтар көрсететінін анықтады. Бөлшектердің өлшемі кішірейген сайын суспензия тұтқырлығы айтарлықтай артады, наноөлшемді ұнтақтар миллиардтаған мПа·с тұтқырлығы бар суспензиялар түзеді. Микрондық өлшемді ұнтақтары бар суспензиялар басып шығару кезінде деламинацияға және қабыршақтануға бейім, ал субмикрондық және наноөлшемді ұнтақтар тұрақты түзілу мінез-құлқын көрсетеді. Жоғары температурада күйдіруден кейін алынған керамикалық үлгілер тығыздығы 5,44 г/см³, пьезоэлектрлік коэффициенті (d₃₃) шамамен 200 пК/Н және төмен шығын коэффициенттеріне жетті, бұл тамаша электромеханикалық жауап қасиеттерін көрсетті.
Сонымен қатар, микростереолитография процестерінде PZT типті шламдардың қатты құрамын (мысалы, 75 салмақтық%) реттеу тығыздығы 7,35 г/см³ болатын күйдірілген денелерді берді, бұл поляризациялық электр өрістері кезінде 600 пК/Н дейінгі пьезоэлектрлік тұрақтыға қол жеткізді. Микромасштабты деформацияны өтеу бойынша зерттеулер қалыптау дәлдігін айтарлықтай жақсартты, геометриялық дәлдікті 80%-ға дейін арттырды.
PMN-PT пьезоэлектрлік керамика бойынша тағы бір зерттеу қатты заттардың құрамы керамикалық құрылым мен электрлік қасиеттерге айтарлықтай әсер ететінін көрсетті. 80 салмақтық% қатты заттардың құрамында керамикада қосалқы өнімдер оңай пайда болады; қатты заттардың құрамы 82 салмақтық% және одан жоғарыға дейін өскен сайын қосалқы өнімдер біртіндеп жоғалып кетеді, ал керамикалық құрылым тазарақ болып, өнімділігі айтарлықтай жақсарды. 82 салмақтық% кезінде керамика оңтайлы электрлік қасиеттерді көрсетті: пьезоэлектрлік тұрақты 730 пКл/Н, салыстырмалы диэлектрлік өткізгіштігі 7226 және диэлектрлік шығын тек 0,07.
Қорытындылай келе, керамикалық суспензиялардың бөлшектерінің өлшемі, қатты құрамы және реологиялық қасиеттері басып шығару процесінің тұрақтылығы мен дәлдігіне ғана емес, сонымен қатар күйдірілген денелердің тығыздығы мен пьезоэлектрлік реакциясын тікелей анықтайды, бұл оларды жоғары өнімді 3D басып шығарылған пьезоэлектрлік керамикаға қол жеткізудің негізгі параметрлеріне айналдырады.
BT/УК үлгілерін LCD-SLA 3D басып шығарудың негізгі процесі
Әртүрлі қатты құрамдағы PMN-PT керамикасының қасиеттері
IV. Spark Plasma Factory
Ұшқынды плазмалық күйдіру (SPS) - тез тығыздауға қол жеткізу үшін ұнтақтарға импульстік ток пен механикалық қысымды бір мезгілде қолданатын озық күйдіру технологиясы. Бұл процесте ток қалып пен ұнтақты тікелей қыздырады, Джоуль жылуы мен плазманы бөліп шығарады, бұл қысқа мерзімде (әдетте 10 минут ішінде) тиімді күйдіруді қамтамасыз етеді. Жылдам қыздыру беттік диффузияны күшейтеді, ал ұшқын шығару ұнтақ беттерінен адсорбцияланған газдар мен оксид қабаттарын кетіруге көмектеседі, күйдіру өнімділігін жақсартады. Электромагниттік өрістер тудыратын электромиграция әсері атомдық диффузияны да күшейтеді.
Дәстүрлі ыстықтай престеумен салыстырғанда, SPS тікелей қыздыруды көбірек пайдаланады, бұл төмен температурада тығыздауға мүмкіндік береді, сонымен қатар ұсақ және біркелкі микроқұрылымдар алу үшін дәннің өсуін тиімді түрде тежейді. Мысалы:
- Қоспасыз, ұнтақталған SiC ұнтағын шикізат ретінде пайдаланып, 2100°C температурада және 70 МПа қысымда 30 минут бойы күйдіру нәтижесінде 98% салыстырмалы тығыздықтағы үлгілер алынды.
- 1700°C температурада және 40 МПа қысымда 10 минут бойы күйдіру нәтижесінде 98% тығыздықтағы және түйіршік өлшемдері небәрі 30–50 нм болатын текше SiC алынды.
- 80 мкм түйіршікті SiC ұнтағын пайдаланып, 1860°C және 50 МПа температурада 5 минут бойы күйдіру нәтижесінде 98,5% салыстырмалы тығыздыққа, 28,5 ГПа Виккерс микроқаттылығына, 395 МПа иілу беріктігіне және 4,5 МПа·м^1/2 сынуға төзімділігі бар жоғары өнімді SiC керамикасы алынды.
Микроқұрылымдық талдау көрсеткендей, күйдіру температурасы 1600°C-тан 1860°C-қа дейін өскен сайын материалдың кеуектілігі айтарлықтай төмендеп, жоғары температурада толық тығыздыққа жақындайды.
Әртүрлі температурада күйдірілген SiC керамикасының микроқұрылымы: (A) 1600°C, (B) 1700°C, (C) 1790°C және (D) 1860°C
V. Қоспа өндірісі
Қоспалы өндіріс (ҚӨӨ) жақында қабат-қабат құрастыру процесінің арқасында күрделі керамикалық компоненттерді жасауда үлкен әлеует көрсетті. SiC керамикасы үшін бірнеше АҚ технологиялары жасалды, соның ішінде байланыстырғыш ағынды өңдеу (BJ), 3DP, селективті лазерлік күйдіру (SLS), тікелей сиямен жазу (DIW) және стереолитография (SL, DLP). Дегенмен, 3DP және DIW дәлдігі төмен, ал SLS термиялық кернеу мен жарықшақтарды тудыруға бейім. Керісінше, ҚӨӨ және SL жоғары тазалықтағы, жоғары дәлдіктегі күрделі керамика өндіруде үлкен артықшылықтар ұсынады.
- Байланыстырғыш ағынды су (BJ)
BJ технологиясы байланыстырушы затты байланыстырушы ұнтаққа қабат-қабат бүркуді, содан кейін соңғы керамикалық өнімді алу үшін байланыстыруды және күйдіруді қамтиды. BJ химиялық бу инфильтрациясымен (CVI) біріктіріліп, жоғары тазалықтағы, толық кристалды SiC керамикасы сәтті дайындалды. Процесс мыналарды қамтиды:
① BJ көмегімен SiC керамикалық жасыл денелерін қалыптастыру.
2 CVI арқылы 1000°C және 200 Торр температурада тығыздау.
③ Соңғы SiC керамикасының тығыздығы 2,95 г/см³, жылу өткізгіштігі 37 Вт/м·К және иілу беріктігі 297 МПа болды.
Жабысқақ ағынды (BJ) басып шығарудың схемалық диаграммасы. (A) Компьютерлік жобалау (CAD) моделі, (B) BJ принципінің схемалық диаграммасы, (C) SiC-ді BJ арқылы басып шығару, (D) химиялық бу инфильтрациясы (CVI) арқылы SiC-ді тығыздау
- Стереолитография (SL)
SL - өте жоғары дәлдіктегі және күрделі құрылымдық өндіріс мүмкіндіктері бар ультракүлгін сәулеленуге негізделген керамикалық қалыптау технологиясы. Бұл әдіс фотополимерлеу арқылы 3D керамикалық жасыл денелерді қалыптастыру үшін жоғары қатты құрамды және төмен тұтқырлықты фотосезімтал керамикалық суспензияларды пайдаланады, содан кейін соңғы өнімді алу үшін ажырату және жоғары температурада күйдіру жүргізіледі.
35 көлемдік% SiC суспензиясын пайдаланып, жоғары сапалы 3D жасыл денелер 405 нм ультракүлгін сәулелену астында дайындалды және 800°C температурада полимердің жануы және PIP өңдеу арқылы одан әрі тығыздалды. Нәтижелер 35 көлемдік% суспензиямен дайындалған үлгілердің салыстырмалы тығыздығы 84,8% құрағанын, бұл бақылау топтарынан 30% және 40% жоғары екенін көрсетті.
Липофильді SiO₂ және фенолдық эпоксидті шайырды (PEA) суспензияны өзгерту үшін енгізу арқылы фотополимерлеу өнімділігі тиімді түрде жақсарды. 1600°C температурада 4 сағат бойы күйдіргеннен кейін, SiC-ге толықтай дерлік түрлендіруге қол жеткізілді, оттегінің соңғы мөлшері тек 0,12% құрады, бұл алдын ала тотығу немесе инфильтрацияға дейінгі қадамдарсыз жоғары тазалықтағы, күрделі құрылымды SiC керамикасын бір сатылы жасауға мүмкіндік берді.
Баспа құрылымының және оны күйдіру процесінің иллюстрациясы. Үлгінің (A) 25°C температурада кептіргеннен, (B) 1000°C температурада пиролизден және (C) 1600°C температурада күйдіруден кейінгі көрінісі.
Стереолитографиялық 3D басып шығаруға арналған фотосезімтал Si₃N₄ керамикалық суспензияларын жобалау және байланыстыру-презентинг және жоғары температурада қартаю процестерін қолдану арқылы теориялық тығыздығы 93,3%, созылу беріктігі 279,8 МПа және иілу беріктігі 308,5–333,2 МПа болатын Si₃N₄ керамикасы дайындалды. Зерттеулер 45 көлемдік% қатты құрам және 10 секунд экспозиция уақыты жағдайында IT77 деңгейіндегі қатайту дәлдігі бар бір қабатты жасыл денелерді алуға болатынын көрсетті. Қыздыру жылдамдығы 0,1 °C/мин болатын төмен температуралы байланыстыру процесі жарықсыз жасыл денелерді алуға көмектесті.
Стереолитографиядағы соңғы өнімділікке әсер ететін негізгі қадам - күйдіру. Зерттеулер күйдіру құралдарын қосу керамикалық тығыздықты және механикалық қасиеттерді тиімді түрде жақсарта алатынын көрсетеді. Жоғары тығыздықтағы Si₃N₄ керамикасын дайындау үшін күйдіру құралы және электр өрісі көмегімен күйдіру технологиясы ретінде CeO₂ қолдана отырып, CeO₂ түйіршік шекараларында бөлініп, түйіршік шекарасының сырғуы мен тығыздалуына ықпал ететіні анықталды. Нәтижесінде алынған керамика HV10/10 Викерс қаттылығын (1347,9 ± 2,4) және сыну беріктігі (6,57 ± 0,07) МПа·м¹/² көрсетті. Қоспа ретінде MgO–Y₂O₃ қолданғанда, керамикалық микроқұрылымның біртектілігі жақсарып, өнімділік айтарлықтай жақсарды. Жалпы легирлеу деңгейі 8% болғанда, иілу беріктігі мен жылу өткізгіштігі сәйкесінше 915,54 МПа және 59,58 Вт·м⁻¹·K⁻¹ жетті.
VI. Қорытынды
Қорытындылай келе, жоғары тазалықтағы кремний карбиді (SiC) керамикасы, көрнекті инженерлік керамикалық материал ретінде, жартылай өткізгіштерде, аэроғарыш саласында және экстремалды жабдықтарда кең қолдану мүмкіндіктерін көрсетті. Бұл мақалада жоғары тазалықтағы SiC керамикасын дайындаудың бес типтік жолы - қайта кристалдану күйдіруі, қысымсыз күйдіру, ыстық престеу, ұшқын плазмалық күйдіру және аддитивті өндіріс - олардың тығыздау механизмдері, негізгі параметрлерді оңтайландыру, материалдың өнімділігі және тиісті артықшылықтары мен шектеулері туралы егжей-тегжейлі талқылаулармен жүйелі түрде талданды.
Әртүрлі процестердің әрқайсысының жоғары тазалыққа, жоғары тығыздыққа, күрделі құрылымдарға және өнеркәсіптік мүмкіндіктерге қол жеткізу тұрғысынан бірегей сипаттамалары бар екені анық. Әсіресе, қоспа өндіріс технологиясы күрделі пішінді және теңшелген компоненттерді жасауда үлкен әлеует көрсетті, стереолитография және байланыстырғыш ағынды сулар сияқты қосалқы салаларда жетістіктерге қол жеткізілді, бұл оны жоғары тазалықтағы SiC керамикасын дайындаудың маңызды даму бағытына айналдырады.
Жоғары тазалықтағы SiC керамикасын дайындау бойынша болашақ зерттеулер тереңірек зерттелуі керек, бұл зертханалық деңгейден ірі көлемді, жоғары сенімді инженерлік қолданбаларға көшуді ынталандырады, осылайша жоғары сапалы жабдықтар өндірісі мен келесі буын ақпараттық технологияларына маңызды материалдық қолдау көрсетеді.
XKH - жоғары өнімді керамикалық материалдарды зерттеу және өндіруге маманданған жоғары технологиялық кәсіпорын. Ол тұтынушыларға жоғары тазалықтағы кремний карбиді (SiC) керамикасы түріндегі жеке шешімдерді ұсынуға арналған. Компанияда озық материал дайындау технологиялары мен дәл өңдеу мүмкіндіктері бар. Оның қызметі жоғары тазалықтағы SiC керамикасын зерттеуді, өндіруді, дәл өңдеуді және беттік өңдеуді қамтиды, жартылай өткізгіш, жаңа энергетикалық, аэроғарыштық және басқа да салалардың жоғары өнімді керамикалық компоненттерге қойылатын қатаң талаптарын қанағаттандырады. Жетілдірілген күйдіру процестері мен аддитивті өндіріс технологияларын пайдалана отырып, біз тұтынушыларға материал формуласын оңтайландырудан бастап, күрделі құрылымды қалыптастырудан бастап дәл өңдеуге дейін бір терезе қызметін ұсына аламыз, бұл өнімдердің тамаша механикалық қасиеттерге, термиялық тұрақтылыққа және коррозияға төзімділікке ие болуын қамтамасыз етеді.
Жарияланған уақыты: 2025 жылғы 30 шілде