Өндөр цэвэршилттэй цахиурын карбид (SiC) керамик нь дулаан дамжуулалт, химийн тогтвортой байдал, механик бат бөх чанараараа хагас дамжуулагч, сансар огторгуй, химийн үйлдвэрлэлийн чухал бүрэлдэхүүн хэсгүүдэд тохиромжтой материал болж гарч ирсэн. Өндөр хүчин чадалтай, бохирдол багатай керамик төхөөрөмжийн эрэлт хэрэгцээ нэмэгдэж байгаа тул өндөр цэвэршилттэй SiC керамикийг үр ашигтай, өргөжүүлэх боломжтой бэлтгэх технологийг хөгжүүлэх нь дэлхийн судалгааны анхаарлын төвд байна. Энэхүү нийтлэлд дахин талстжих, даралтгүй шингэлэх (PS), халуун шахах (HP), оч плазма задлах (SPS), нэмэлт үйлдвэрлэл (AM) зэрэг өндөр цэвэршилттэй SiC керамик бэлтгэх өнөөгийн үндсэн аргуудыг системтэйгээр авч үзэж, агломержуулалтын механизм, үндсэн параметрүүд, материалын шинж чанар, одоо байгаа үйл явц бүрийн сорилтуудыг хэлэлцэхийг онцолсон болно.
SiC керамикийг цэрэг, инженерийн салбарт ашиглах
Одоогийн байдлаар өндөр цэвэршилттэй SiC керамик эд ангиудыг цахиур хавтан үйлдвэрлэх тоног төхөөрөмжид өргөн ашиглаж, исэлдүүлэх, чулуужуулах, сийлбэрлэх, ион суулгах зэрэг үндсэн процессуудад оролцдог. Өргөст цаасны технологи хөгжихийн хэрээр өрмөнцөрийн хэмжээг нэмэгдүүлэх нь чухал хандлага болж байна. Одоогийн байдлаар 300 мм хэмжээтэй вафрайны хэмжээ нь өртөг болон үйлдвэрлэлийн хүчин чадлын хооронд сайн тэнцвэрт байдалд хүрч байна. Гэсэн хэдий ч Мурын хуулийн дагуу 450 мм-ийн хавтанцарыг бөөнөөр нь үйлдвэрлэх асуудал аль хэдийн яригдаж байна. Том хэмжээтэй вааран хавтан нь эвдрэл, хэв гажилтыг эсэргүүцэхийн тулд бүтцийн өндөр бат бэхийг шаарддаг бөгөөд энэ нь том хэмжээтэй, өндөр бат бэх, өндөр цэвэршилттэй SiC керамик эд ангиудын өсөн нэмэгдэж буй эрэлтийг улам бүр нэмэгдүүлж байна. Сүүлийн жилүүдэд нэмэлт үйлдвэрлэл (3D хэвлэх) нь хэвэнд оруулах шаардлагагүй, загварчлалын хурдацтай технологи болох нь давхаргын бүтэцтэй, уян хатан дизайны чадвараараа нарийн төвөгтэй бүтэцтэй SiC керамик эд ангиудыг үйлдвэрлэхэд асар их боломжийг харуулж, олны анхаарлыг татаж байна.
Энэхүү баримт бичиг нь өндөр цэвэршилттэй SiC керамикийг бэлтгэх таван аргыг системтэйгээр шинжлэх болно - дахин талстжих, даралтгүй шингэлэх, халуун шахах, оч плазмын шингэлэх, нэмэлт үйлдвэрлэх - тэдгээрийн агломержуулалтын механизм, үйл явцыг оновчтой болгох стратеги, материалын гүйцэтгэлийн шинж чанар, үйлдвэрлэлийн хэрэглээний хэтийн төлөвт анхаарлаа хандуулах болно.
Өндөр цэвэршилттэй цахиур карбидын түүхий эдэд тавигдах шаардлага
I. Дахин талстжилтын шингэрүүлэлт
Дахин талстжуулсан цахиурын карбид (RSiC) нь 2100-2500 ° C-ийн өндөр температурт шингэлэх хэрэгсэлгүйгээр бэлтгэсэн өндөр цэвэршилттэй SiC материал юм. Фредрикссон 19-р зууны сүүлчээр дахин талстжих үзэгдлийг анх нээснээс хойш RSiC нь цэвэр ширхэгийн хил хязгаар, шилэн фаз, хольцгүй байдгаараа ихээхэн анхаарал татсан. Өндөр температурт SiC нь харьцангуй өндөр уурын даралтыг харуулдаг бөгөөд түүний агшилтын механизм нь ууршилт-конденсацийн процессыг хамардаг: нарийн ширхэгүүд нь ууршиж, том ширхэгийн гадаргуу дээр дахин хуримтлагдаж, хүзүүний өсөлтийг дэмжиж, үр тарианы хооронд шууд холбоо тогтоож, улмаар материалын бат бөх чанарыг нэмэгдүүлдэг.
1990 онд Кригесманн 2200°С-т гулсмал цутгах аргаар харьцангуй нягт 79.1% -ийн нягтралтай RSiC-ийг бэлтгэсэн бөгөөд хөндлөн огтлол нь бүдүүн ширхэгтэй, нүх сүвээс бүрдсэн бичил бүтцийг харуулсан. Дараа нь Yi et al. гель цутгаж, ногоон биеийг бэлтгэж, 2450 ° C-т шингэлж, 2.53 г/см³ массын нягттай, 55.4 МПа гулзайлтын бат бэхтэй RSiC керамикийг олж авав.
RSiC-ийн SEM хугарлын гадаргуу
Нягт SiC-тай харьцуулахад RSiC нь бага нягтралтай (ойролцоогоор 2.5 г/см³) ба 20% орчим нээлттэй сүвэрхэг чанартай тул өндөр бат бэхийн хэрэглээнд түүний гүйцэтгэлийг хязгаарладаг. Тиймээс RSiC-ийн нягтрал, механик шинж чанарыг сайжруулах нь судалгааны гол чиглэл болсон. Сунг нар. хайлсан цахиурыг нүүрстөрөгч/β-SiC холимог нягтаршилд нэвчиж, 2200°С-т дахин талстжуулж, α-SiC бүдүүн ширхэгээс бүрдсэн сүлжээний бүтцийг амжилттай байгуулахыг санал болгосон. Үүссэн RSiC нь 2.7 г/см³ нягт, гулзайлтын бат бэх нь 134 МПа өндөр температурт механик тогтвортой байдлыг хадгалж чадсан.
Нягтралыг нэмэгдүүлэхийн тулд Гуо нар. RSiC-ийн олон төрлийн эмчилгээнд полимер нэвчилт ба пиролиз (PIP) технологийг ашигласан. PCS/ксилений уусмал болон SiC/PCS/ксилолын зутанг нэвчдэс болгон ашигласнаар 3-6 PIP циклийн дараа RSiC-ийн нягтрал (2.90 г/см³ хүртэл), гулзайлтын бат бэхийн зэрэгцээ мэдэгдэхүйц сайжирсан. Нэмж дурдахад тэд PIP болон дахин талстжилтыг хослуулсан мөчлөгийн стратегийг санал болгов: 1400 ° C-т пиролиз, дараа нь 2400 ° C-т дахин талсжих, бөөмийн бөглөрлийг үр дүнтэй цэвэрлэж, нүх сүвийг багасгах. Эцсийн RSiC материал нь 2.99 г/см³ нягттай, 162.3 МПа гулзайлтын бат бэхтэй болсон нь гайхалтай цогц гүйцэтгэлийг харуулсан.
Полимер нэвчүүлэх ба пиролиз (PIP)-дахин талсжих циклийн дараа өнгөлсөн RSiC-ийн микро бүтцийн хувьслын SEM зураг: Анхны RSiC (A), эхний PIP-дахин талстжих цикл (B) ба гурав дахь мөчлөгийн дараа (C)
II. Даралтгүй синтеринг
Даралтгүй шингэрүүлсэн цахиурын карбид (SiC) керамикийг ихэвчлэн түүхий эд болгон өндөр цэвэршилттэй, хэт нарийн ширхэгтэй SiC нунтаг ашиглан бэлтгэж, бага хэмжээний шингэлэх бодис нэмж, инертийн орчинд эсвэл 1800-2150 ° C-т вакуумд шингэлдэг. Энэ арга нь том хэмжээтэй, нарийн бүтэцтэй керамик эд анги үйлдвэрлэхэд тохиромжтой. Гэсэн хэдий ч SiC нь үндсэндээ ковалентаар холбогддог тул түүний өөрөө тархах коэффициент нь маш бага тул агломерын тусламжгүйгээр нягтралыг бий болгодог.
Аглуурах механизм дээр үндэслэн даралтгүй агломержуулалтыг даралтгүй шингэн фазын агломержуулалт (PLS-SiC) ба даралтгүй хатуу төлөвт агломержуулалт (PSS-SiC) гэсэн хоёр ангилалд хувааж болно.
1.1 PLS-SiC (шингэн фазын синтеринг)
PLS-SiC-ийг ихэвчлэн 2000°С-аас доош температурт 10 жингийн%-иар эвтектик шингэлэх бодис (Al₂O₃, CaO, MgO, TiO₂, газрын ховор оксид RE₂O₃) нэмснээр шингэний фаз үүсгэж, бөөмсийн шилжилт, массын шилжилтийг дэмждэг. Энэ процесс нь үйлдвэрлэлийн зэрэглэлийн SiC керамикуудад тохиромжтой боловч шингэн фазын агломержуулалтаар өндөр цэвэршилттэй SiC олж авсан тухай мэдээлэл гараагүй байна.
1.2 PSS-SiC (Хатуу төлөвт шингэлэх)
PSS-SiC нь 2000°С-аас дээш температурт ойролцоогоор 1 жин.%-ийн нэмэлттэй хатуу төлөвт нягтралыг агуулдаг. Энэ үйл явц нь гадаргуугийн энергийг бууруулж, нягтралыг бий болгохын тулд өндөр температурт өдөөгдсөн атомын тархалт, үр тарианы дахин зохион байгуулалтад тулгуурладаг. BC (бор-нүүрстөрөгч) систем нь үр тарианы хилийн энергийг бууруулж, SiC гадаргуугаас SiO₂-ийг зайлуулдаг нийтлэг нэмэлтүүдийн нэгдэл юм. Гэсэн хэдий ч уламжлалт МЭӨ нэмэлтүүд нь ихэвчлэн үлдэгдэл хольцыг нэвтрүүлж, SiC цэвэршилтийг бууруулдаг.
Нэмэлт бодисын агууламжийг (В 0.4 жин %, С 1.8 жин) хянаж, 2150°С-т 0.5 цагийн турш синтерлэснээр жингийн 99.6%, харьцангуй нягт 98.4% өндөр цэвэршилттэй SiC керамик гарган авсан. Микро бүтцэд булчирхайлаг ширхэгтэй (зарим нь 450 μм-ээс дээш урттай), үр тарианы хил дээр бага зэргийн нүх сүвтэй, мөхлөг доторх бал чулуун хэсгүүд харагдсан. Керамик нь 443 ± 27 МПа гулзайлтын бат бэх, 420 ± 1 ГПа уян хатан модуль, 600 ° C хүртэлх өрөөний температурт 3.84 × 10⁻⁶ K⁻¹-ийн дулааны тэлэлтийн коэффициентийг үзүүлж, ерөнхий гүйцэтгэлийг харуулсан.
PSS-SiC-ийн бичил бүтэц: (A) өнгөлж, NaOH сийлбэрлэсний дараах SEM зураг; (BD) өнгөлж, сийлбэрлэсний дараа BSD зургууд
III. Халуун даралтын агломержуулалт
Халуун даралтын (HP) синтеринг нь өндөр температур, өндөр даралтын нөхцөлд нунтаг материалд дулаан болон нэг тэнхлэгт даралтыг нэгэн зэрэг үзүүлэх нягтралын техник юм. Өндөр даралт нь нүх сүв үүсэхийг мэдэгдэхүйц дарангуйлж, үр тарианы өсөлтийг хязгаарладаг бол өндөр температур нь үр тарианы нэгдэл, нягт бүтэц үүсэхийг дэмжиж, эцэст нь өндөр нягтралтай, өндөр цэвэршилттэй SiC керамик үйлдвэрлэдэг. Даралтын чиглэлийн шинж чанараас шалтгаалан энэ процесс нь үр тарианы анизотропийг өдөөж, механик болон элэгдлийн шинж чанарт нөлөөлдөг.
Цэвэр SiC керамикууд нь нэмэлтгүйгээр нягтруулахад хэцүү байдаг тул хэт өндөр даралтаар шингэлэх шаардлагатай байдаг. Nadeau болон бусад. 2500 ° C ба 5000 МПа температурт нэмэлтгүйгээр бүрэн нягт SiC-ийг амжилттай бэлтгэсэн; Sun et al. 25 ГПа, 1400°C температурт 41.5 ГПа хүртэл Vickers хатуулагтай β-SiC задгай материалыг олж авсан. 4 GPa даралтыг ашиглан 1500 ° C ба 1900 ° C-т тус тус 98% ба 99% харьцангуй нягттай, 35 ГПа хатуулагтай, 450 ГПа уян хатан модультай SiC керамик бэлтгэсэн. Микрон хэмжээтэй SiC нунтагыг 5 ГПа, 1500°С-д шингээхэд 31.3 ГПа хатуулагтай, 98.4% харьцангуй нягттай керамик эдлэл гарав.
Хэдийгээр эдгээр үр дүн нь хэт өндөр даралт нь нэмэлт бодисгүй нягтралд хүрч болохыг харуулж байгаа ч шаардлагатай тоног төхөөрөмжийн нарийн төвөгтэй байдал, өндөр өртөг нь үйлдвэрлэлийн хэрэглээг хязгаарладаг. Иймээс практик бэлтгэлд ул мөрийн нэмэлтүүд эсвэл нунтаг мөхлөгийг ихэвчлэн агнуурын хөдөлгөгч хүчийг нэмэгдүүлэхэд ашигладаг.
Нэмэлт болгон жингийн 4%-ийн фенолын давирхайг нэмж, 2350°С, 50 МПа температурт синтерлэснээр 92%-ийн нягтралтай, 99.998%-ийн цэвэршилттэй SiC керамик гарав. Нэмэлт бага хэмжээгээр (борын хүчил ба D-фруктоз) 2050°С ба 40 МПа температурт шингэлэх замаар харьцангуй нягтшил >99.5%, B-ийн үлдэгдэл ердөө 556 ppm өндөр цэвэршилттэй SiC бэлтгэсэн. SEM зургууд нь даралтгүй шингэрүүлсэн дээжтэй харьцуулахад халуун дарагдсан дээж нь жижиг ширхэгтэй, нүх сүв багатай, илүү нягтралтай болохыг харуулсан. Гулзайлтын бат бэх нь 453.7 ± 44.9 МПа, уян хатан модуль нь 444.3 ± 1.1 ГПа хүрсэн.
1900°С-т хадгалах хугацааг уртасгаснаар ширхэгийн хэмжээ 1.5 μм-ээс 1.8 μм болж, дулаан дамжуулалт 155-аас 167 Вт·m⁻¹·K⁻¹ болж сайжирч, плазмын зэврэлтэнд тэсвэртэй болсон.
1850°С ба 30 МПа температурт нунтагласан болон боловсруулсан SiC нунтагыг халуун шахаж, хурдан халуунаар шахахад ямар ч нэмэлтгүйгээр бүрэн нягт β-SiC керамик, 3.2 г/см³ нягттай, уламжлалт процессоос 150-200°С бага агломерын температуртай болсон. Керамик нь 2729 GPa хатуулагтай, 5.25–5.30 МПа·м^1/2 хугарлын бат бөх чанар, маш сайн мөлхөх эсэргүүцэлтэй (мөлхөгчдийн хурд 9.9 × 10⁻¹⁰ s⁻¹ ба 3.8 × 10⁻⁻¹04°1С/С-т 3.8 × 10⁻⁻¹04¹) байв. ба 100 МПа).
(A) Өнгөлсөн гадаргуугийн SEM зураг; (B) хугарлын гадаргуугийн SEM зураг; (C, D) Өнгөлсөн гадаргуугийн BSD дүрс
Пьезоэлектрик керамикийн 3D хэвлэх судалгааны ажилд керамик зутан нь хэлбэр, гүйцэтгэлд нөлөөлдөг гол хүчин зүйл болж, дотоод болон олон улсын хэмжээнд гол анхаарал хандуулдаг. Одоогийн судалгаанууд ерөнхийдөө нунтаг ширхэгийн хэмжээ, зутан зуурамтгай чанар, хатуу агууламж зэрэг үзүүлэлтүүд эцсийн бүтээгдэхүүний хэлбэржилтийн чанар, пьезоэлектрик шинж чанарт ихээхэн нөлөөлдөг болохыг харуулж байна.
Микрон, субмикрон, нано хэмжээтэй барийн титанатын нунтаг ашиглан бэлтгэсэн керамик зутан нь стереолитографийн (жишээ нь, LCD-SLA) процесст ихээхэн ялгаатай болохыг судалгаагаар тогтоожээ. Бөөмийн хэмжээ багасах тусам зутангийн зуурамтгай чанар мэдэгдэхүйц нэмэгдэж, нано хэмжээтэй нунтаг нь хэдэн тэрбум мПа·с хүртэл зуурамтгай чанар бүхий зутан үйлдвэрлэдэг. Микрон хэмжээтэй нунтаг бүхий зутан нь хэвлэх явцад хальслах, хальслах хандлагатай байдаг бол микрон болон нано хэмжээтэй нунтаг нь илүү тогтвортой хэлбэржилтийг харуулдаг. Өндөр температурт синтеринг хийсний дараа үүссэн керамик дээж нь 5.44 г/см³ нягт, пьезоэлектрик коэффициент (d₃₃) ойролцоогоор 200 pC/N, алдагдал багатай хүчин зүйлтэй болж, цахилгаан механик хариу үйлдэл үзүүлэх маш сайн шинж чанартай болсон.
Нэмж дурдахад, бичил стереолитографийн процесст PZT төрлийн зутан (жишээ нь: 75 жин%)-ийн хатуу агуулгыг тохируулснаар 7.35 г/см³ нягттай агломержуулсан бие гарч, туйлширсан цахилгаан талбайн дор 600 pC/N хүртэл пьезоэлектрик тогтмолд хүрсэн. Бичил хэмжээний хэв гажилтын нөхөн олговрын талаархи судалгаа нь хэлбэржилтийн нарийвчлалыг эрс сайжруулж, геометрийн нарийвчлалыг 80% хүртэл нэмэгдүүлсэн.
PMN-PT пьезоэлектрик керамик дээр хийсэн өөр нэг судалгаагаар хатуу агууламж нь керамикийн бүтэц, цахилгаан шинж чанарт ихээхэн нөлөөлдөг болохыг тогтоожээ. Жингийн 80% хатуу агууламжтай, шаазан эдлэлд дайвар бүтээгдэхүүн амархан гарч ирдэг; хатуу агуулга жин 82% ба түүнээс дээш болтлоо өсөхийн хэрээр дайвар бүтээгдэхүүнүүд аажмаар алга болж, керамик бүтэц нь илүү цэвэр болж, гүйцэтгэл нь мэдэгдэхүйц сайжирсан. Жингийн 82% -ийн хувьд керамик нь хамгийн оновчтой цахилгаан шинж чанарыг харуулсан: пьезоэлектрик тогтмол 730 pC / N, харьцангуй нэвтрүүлэх чадвар 7226, диэлектрик алдагдал ердөө 0.07 байна.
Дүгнэж хэлэхэд, керамик зутангийн ширхэгийн хэмжээ, хатуу агуулга, реологийн шинж чанар нь хэвлэх процессын тогтвортой байдал, нарийвчлалд нөлөөлдөг төдийгүй агломержуулсан биетүүдийн нягтрал, пьезоэлектрик хариу урвалыг шууд тодорхойлдог тул тэдгээрийг 3D хэвлэсэн пьезоэлектрик керамикийн өндөр үзүүлэлттэй болгох гол үзүүлэлт болдог.
BT/UV дээжийг LCD-SLA 3D хэвлэх үндсэн үйл явц
Янз бүрийн хатуу агуулгатай PMN-PT керамикийн шинж чанарууд
IV. Spark Plasma Sintering
Spark plasma sintering (SPS) нь хурдацтай нягтралыг бий болгохын тулд импульсийн гүйдэл болон механик даралтыг нэгэн зэрэг ашиглан нунтаг болгон нунтаглах дэвшилтэт технологи юм. Энэ процесст гүйдэл нь хөгц, нунтагыг шууд халааж, Joule дулаан ба плазмыг үүсгэж, богино хугацаанд (ихэвчлэн 10 минутын дотор) үр дүнтэй агломержуулалт хийх боломжийг олгодог. Хурдан халаалт нь гадаргуугийн тархалтыг дэмждэг бол оч ялгаруулах нь нунтаг гадаргуугаас шингэсэн хий, ислийн давхаргыг зайлуулж, шингээлтийн гүйцэтгэлийг сайжруулдаг. Цахилгаан соронзон орны өдөөгдсөн цахилгаан шилжилтийн нөлөө нь атомын тархалтыг сайжруулдаг.
Уламжлалт халуун шахалттай харьцуулахад SPS нь илүү шууд халаалттай бөгөөд бага температурт нягтралыг бий болгож, үр тарианы өсөлтийг үр дүнтэй дарангуйлж, нарийн, жигд бичил бүтэцтэй болгодог. Жишээ нь:
- Нэмэлтгүйгээр нунтагласан SiC нунтагыг түүхий эд болгон ашиглаж, 2100°С, 70 МПа-д 30 минутын турш задлахад 98% харьцангуй нягттай дээж гарав.
- 1700°С, 40 МПа-д 10 минутын турш шингэлэх нь 98% нягттай, ердөө 30-50 нм ширхэгийн хэмжээтэй куб SiC-ийг гаргаж авсан.
- 80 μм мөхлөгт SiC нунтаг хэрэглэж, 1860°С, 50 МПа-д 5 минутын турш синтерлэснээр 98.5% харьцангуй нягттай, Викерсийн бичил хатуулаг 28.5 ГПа, гулзайлтын бат бэх 395 МПа, хугарлын бат бөх чанар 4.1 МПа, өндөр үзүүлэлттэй SiC керамикууд гарч ирэв.
Бичил бүтцийн шинжилгээгээр агломерын температур 1600 ° C-аас 1860 ° C хүртэл нэмэгдэхийн хэрээр материалын сүвэрхэг чанар мэдэгдэхүйц буурч, өндөр температурт бүрэн нягтралд ойртож байгааг харуулсан.
(A) 1600°C, (B) 1700°C, (C) 1790°C ба (D) 1860°C температурт шингэсэн SiC керамикийн бичил бүтэц.
V. Нэмэлт үйлдвэрлэл
Нэмэлт үйлдвэрлэл (AM) нь давхаргын барилгын үйл явцын улмаас нарийн төвөгтэй керамик эд ангиудыг үйлдвэрлэх асар их боломжийг саяхан харуулсан. SiC керамикийн хувьд биндэр цацах (BJ), 3DP, сонгомол лазер шингэлэх (SLS), шууд бэх бичих (DIW), стереолитограф (SL, DLP) зэрэг олон AM технологийг боловсруулсан. Гэсэн хэдий ч 3DP болон DIW нь бага нарийвчлалтай байдаг бол SLS нь дулааны стресс болон хагарлыг өдөөдөг. Үүний эсрэгээр, BJ болон SL нь өндөр цэвэршилттэй, өндөр нарийвчлалтай нарийн төвөгтэй керамик эдлэл үйлдвэрлэхэд илүү давуу талыг санал болгодог.
- Биндэр цацах (BJ)
BJ технологи нь холбогч бодисыг давхаргаар нь нунтаг болгон шүршиж, дараа нь холбогчийг салгаж, эцсийн керамик бүтээгдэхүүнийг гарган авдаг. BJ-ийг химийн уурын нэвчилттэй (CVI) хослуулан өндөр цэвэршилттэй, бүрэн талст SiC керамикуудыг амжилттай бэлтгэсэн. Процесс нь дараахь зүйлийг агуулна.
① BJ ашиглан SiC керамик ногоон биеийг үүсгэх.
② 1000°С ба 200 Торр температурт CVI-ээр нягтруулна.
③ Эцсийн SiC керамик нь 2.95 г/см³ нягт, дулаан дамжилтын илтгэлцүүр 37 Вт/м·К, гулзайлтын бат бэх нь 297 МПа байв.
Наалдамхай тийрэлтэт (BJ) хэвлэх бүдүүвч диаграм. (A) Компьютерийн тусламжтай дизайн (CAD) загвар, (B) BJ зарчмын бүдүүвч диаграм, (C) BJ-ээр SiC-ийг хэвлэх, (D) Химийн уурын нэвчилтээр SiC-ийн нягтрал (CVI)
- Стереолитографи (SL)
SL нь хэт өндөр нарийвчлалтай, нарийн төвөгтэй бүтэц үйлдвэрлэх чадвартай, хэт ягаан туяанд суурилсан керамик хэлбэржүүлэгч технологи юм. Энэ арга нь өндөр хатуу агууламжтай, бага зуурамтгай чанар бүхий гэрэл мэдрэмтгий керамик зутанг ашиглан фотополимержилтын замаар 3 хэмжээст керамик ногоон биеийг үүсгэж, дараа нь холбогчийг салгаж, өндөр температурт синтеринг хийж эцсийн бүтээгдэхүүнийг авдаг.
35 эзлэхүүний% SiC зутан ашиглан 405 нм хэт ягаан туяаны дор өндөр чанартай 3 хэмжээст ногоон биеийг бэлтгэж, 800°С-т полимер шатаж, PIP боловсруулалтаар нягтруулсан. Үр дүнгээс харахад 35 эзлэхүүн%-ийн зутангаар бэлтгэсэн дээж нь 84.8%-ийн харьцангуй нягттай болж, 30% ба 40%-ийн хяналтын бүлгүүдээс илүү сайн үзүүлэлттэй байна.
Зуухыг өөрчлөхийн тулд липофилийн SiO₂ ба фенолын эпокси давирхайг (PEA) нэвтрүүлснээр фотополимержилтын гүйцэтгэл үр дүнтэй сайжирсан. 1600°С-т 4 цагийн турш шингэлсний дараа SiC-д бараг бүрэн хувирч, эцсийн хүчилтөрөгчийн агууламж ердөө 0.12% болж, исэлдэлтийн өмнөх үе шатгүйгээр өндөр цэвэршилттэй, нарийн бүтэцтэй SiC керамикийг нэг үе шаттайгаар үйлдвэрлэх боломжтой болсон.
Хэвлэх бүтэц, түүнийг жигнэх үйл явцын зураглал. (А) 25°С, пиролиз (B) 1000°С, (С) 1600°С-т хатаасны дараа дээжийн харагдах байдал.
Стереолитографийн 3D хэвлэх зориулалттай гэрэл мэдрэмтгий Si₃N₄ керамик зутанг зохион бүтээж, холбогчийг задлах-зааруулах, өндөр температурт хөгшрүүлэх процессыг ашигласнаар онолын нягтрал 93.3%, суналтын бат бэх 279.8 МПа, уян хатан чанар нь 279.8 МПа, уян хатан чанар нь 230.30.30.000.000.000.000.000.000.000.000.000.000.000.000.000.000.000.000.000.000 200.000 км2.7 км2 ko ko ko их том болоогүй. бэлтгэсэн. Судалгаанаас үзэхэд 45 боть% хатуу агууламжтай, 10 секундын өртөх хугацаатай нөхцөлд IT77 түвшний хатууралтын нарийвчлал бүхий нэг давхаргат ногоон биеийг олж авах боломжтой. 0.1 °C/мин халаах хурдтай бага температурт салгах үйл явц нь ан цавгүй ногоон биеийг бий болгоход тусалсан.
Синтерлэх нь стереолитографийн эцсийн гүйцэтгэлд нөлөөлдөг гол алхам юм. Шинжилгээнд туслах бодис нэмэх нь керамикийн нягтрал болон механик шинж чанарыг үр дүнтэй сайжруулдаг болохыг судалгаагаар харуулж байна. Өндөр нягтралтай Si₃N₄ керамик эдлэл бэлтгэхийн тулд CeO₂-ийг агломержуулах хэрэгсэл болгон ашиглах ба цахилгаан талбайн тусламжтайгаар агнуурын технологийг ашигласнаар CeO₂ үр тарианы хил дээр ялгарч, үр тарианы хилийн гулсалт, нягтралыг дэмждэг болохыг тогтоожээ. Үүссэн керамикууд нь Викерсийн хатуулаг HV10/10 (1347.9 ± 2.4) ба хугарлын хатуулаг (6.57 ± 0.07) МПа·м¹/² харуулсан. MgO–Y₂O₃-г нэмэлт болгон ашигласнаар керамикийн бичил бүтцийн нэгэн төрлийн байдлыг сайжруулж, гүйцэтгэлийг мэдэгдэхүйц сайжруулсан. Допингийн нийт 8 жингийн түвшинд гулзайлтын бат бэх ба дулаан дамжилтын илтгэлцүүр тус тус 915.54 МПа болон 59.58 Вт·m⁻¹·K⁻¹ болсон байна.
VI. Дүгнэлт
Дүгнэж хэлэхэд, өндөр цэвэршилттэй цахиурын карбид (SiC) керамик нь гайхалтай инженерийн керамик материал болохын хувьд хагас дамжуулагч, сансар огторгуй, онцгой нөхцөлтэй тоног төхөөрөмжид өргөн хэрэглээний хэтийн төлөвийг харуулсан. Энэхүү баримт бичигт өндөр цэвэршилттэй SiC керамикийн бэлтгэлийн таван ердийн арга буюу дахин талстжих, даралтгүй шингэлэх, халуун шахах, оч плазма задлах, нэмэлт бүтээгдэхүүн үйлдвэрлэх зэрэгт тэдгээрийн нягтралын механизм, үндсэн параметрүүдийг оновчтой болгох, материалын гүйцэтгэл, давуу тал, хязгаарлалтын талаар нарийвчилсан хэлэлцүүлэгт системтэйгээр дүн шинжилгээ хийсэн.
Янз бүрийн процессууд нь өндөр цэвэршилттэй, өндөр нягтралтай, нарийн бүтэцтэй, үйлдвэрлэлийн боломжийн хувьд өвөрмөц шинж чанартай байдаг нь тодорхой байна. Нэмэлт үйлдвэрлэлийн технологи нь ялангуяа стереолитографи, биндэр цацах зэрэг дэд салбарт нээлт хийж, нарийн төвөгтэй хэлбэртэй, захиалгат эд ангиудыг үйлдвэрлэх хүчтэй боломжийг харуулсан бөгөөд энэ нь өндөр цэвэршилттэй SiC керамик бэлтгэх хөгжлийн чухал чиглэл болсон.
Өндөр цэвэршилттэй SiC керамик бэлтгэх ирээдүйн судалгааг илүү гүнзгийрүүлэн судалж, лабораторийн цар хүрээнээс том хэмжээний, өндөр найдвартай инженерийн хэрэглээнд шилжихэд түлхэц өгч, улмаар дээд зэрэглэлийн тоног төхөөрөмж үйлдвэрлэх, дараагийн үеийн мэдээллийн технологид чухал материаллаг дэмжлэг үзүүлэх шаардлагатай байна.
XKH нь өндөр хүчин чадалтай керамик материалын судалгаа, үйлдвэрлэлийн чиглэлээр мэргэшсэн өндөр технологийн үйлдвэр юм. Энэ нь өндөр цэвэршилттэй цахиурын карбид (SiC) керамик хэлбэрээр үйлчлүүлэгчдэд тохирсон шийдлүүдийг гаргахад зориулагдсан. Тус компани нь материал бэлтгэх дэвшилтэт технологи, нарийн боловсруулах чадвартай. Түүний бизнес нь өндөр хүчин чадалтай керамик эд ангиудын хагас дамжуулагч, шинэ эрчим хүч, сансар огторгуйн болон бусад салбарын хатуу шаардлагыг хангасан өндөр цэвэршилттэй SiC керамикийн судалгаа, үйлдвэрлэл, нарийн боловсруулалт, гадаргуугийн боловсруулалтыг хамардаг. Боловсруулсан шингэлэх процесс болон нэмэлт үйлдвэрлэлийн технологийг ашиглан бид үйлчлүүлэгчдэд материалын томъёог оновчтой болгох, нарийн төвөгтэй бүтэц бий болгохоос эхлээд нарийн боловсруулалт хүртэл нэг цэгийн үйлчилгээг санал болгож, бүтээгдэхүүнийг маш сайн механик шинж чанар, дулааны тогтвортой байдал, зэврэлтэнд тэсвэртэй байлгах боломжийг олгодог.
Шуудангийн цаг: 2025 оны 7-р сарын 30-ны хооронд