Àwọn ohun èlò amọ̀ silicon carbide (SiC) tó mọ́ tónítóní ti di ohun èlò tó dára jùlọ fún àwọn ohun èlò pàtàkì nínú ilé iṣẹ́ semiconductor, aerospace, àti kẹ́míkà nítorí agbára ìṣiṣẹ́ ooru tó yàtọ̀, ìdúróṣinṣin kẹ́míkà, àti agbára ẹ̀rọ. Pẹ̀lú bí àwọn ohun èlò seramiki tó ń pọ̀ sí i, tí ó ní ìbàjẹ́ díẹ̀, ìdàgbàsókè àwọn ìmọ̀ ẹ̀rọ ìmúrasílẹ̀ tó gbéṣẹ́ àti tó gbòòrò fún àwọn ohun èlò seramiki SiC tó mọ́ tónítóní ti di ohun pàtàkì fún ìwádìí kárí ayé. Ìwé yìí ń ṣe àtúnyẹ̀wò àwọn ọ̀nà ìpèsè pàtàkì lọ́wọ́lọ́wọ́ fún àwọn ohun èlò seramiki SiC tó mọ́ tónítóní, títí bí àtúnṣe síntering, síntering tí kò ní ìtẹ̀síwájú (PS), gbígbóná títẹ̀ (HP), síntering plasma síntering (SPS), àti ṣíṣe àfikún (AM), pẹ̀lú ìtẹnumọ́ lórí jíjíròrò àwọn ọ̀nà síntering, àwọn pàrámítà pàtàkì, àwọn ohun ìní ohun èlò, àti àwọn ìpèníjà tó wà nínú iṣẹ́ kọ̀ọ̀kan.
Lilo awọn seramiki SiC ni awọn aaye ologun ati imọ-ẹrọ
Lọ́wọ́lọ́wọ́, àwọn èròjà seramiki SiC tó mọ́ tónítóní ni a ń lò fún iṣẹ́ ẹ̀rọ wafer silicon, tí wọ́n ń kópa nínú àwọn iṣẹ́ pàtàkì bíi oxidation, lithography, etching, àti ion implantation. Pẹ̀lú ìlọsíwájú ìmọ̀ ẹ̀rọ wafer, ìbísí àwọn ìwọ̀n wafer ti di àṣà pàtàkì. Ìwọ̀n wafer tó wà lọ́wọ́lọ́wọ́ jẹ́ 300 mm, èyí tó ń mú kí iye owó àti agbára iṣẹ́ náà dọ́gba. Síbẹ̀síbẹ̀, gẹ́gẹ́ bí Moore's Law ṣe ń darí rẹ̀, iṣẹ́ àgbékalẹ̀ àwọn wafer 450 mm ti wà lórí ètò náà. Àwọn wafer tó tóbi jù sábà máa ń nílò agbára ìṣètò tó ga jù láti dènà yíyípo àti ìyípadà, èyí sì ń mú kí ìbéèrè tó ń pọ̀ sí i fún àwọn èròjà seramiki SiC tó tóbi, tó lágbára, tó sì ní ìmọ́tótó gíga túbọ̀ ń pọ̀ sí i. Ní àwọn ọdún àìpẹ́ yìí, iṣẹ́ àfikún (ìtẹ̀wé 3D), gẹ́gẹ́ bí ìmọ̀ ẹ̀rọ prototyping kíákíá tí kò nílò àwọn mọ́ọ̀dì, ti fi agbára ńlá hàn nínú ṣíṣe àwọn ẹ̀yà seramiki SiC tó díjú nítorí ìkọ́lé rẹ̀ lórí ipele-sí-láàyè àti agbára ìṣẹ̀dá tó rọrùn, tó sì ń fa àfiyèsí gbogbogbòò.
Ìwé yìí yóò ṣe àgbéyẹ̀wò ọ̀nà ìṣètò márùn-ún fún àwọn ohun èlò ìpara SiC tó mọ́ tónítóní—ìtúnṣe sínẹ́ẹ̀tì, sínẹ́ẹ̀tì tí kò ní ìtẹ̀sí, títẹ̀ gbígbóná, sínẹ́ẹ̀tì sínẹ́ẹ̀tì, àti ṣíṣe àfikún—nípa títẹ̀ wọn, àwọn ọgbọ́n ìṣelọ́pọ́ ilana, àwọn ànímọ́ iṣẹ́ ohun èlò, àti àwọn àǹfààní ìlò ilé-iṣẹ́.
Awọn ibeere ohun elo aise silikoni carbide ti o ga julọ
I. Ṣíṣe àtúntò Síntírì
Àtúnṣe sílíkọ́nì carbide (RSiC) jẹ́ ohun èlò SiC tó mọ́ tónítóní tí a pèsè láìsí ìrànwọ́ sílíkọ́nì ní iwọ̀n otútù gíga ti 2100–2500°C. Láti ìgbà tí Fredriksson kọ́kọ́ ṣàwárí ìṣẹ̀lẹ̀ àtúnṣe sílíkọ́nì ní ìparí ọ̀rúndún 19, RSiC ti gba àfiyèsí pàtàkì nítorí ààlà ọkà mímọ́ rẹ̀ àti àìsí àwọn ìpele dígí àti àwọn ẹ̀gbin. Ní iwọ̀n otútù gíga, SiC ń fi ìfúnpá afẹ́fẹ́ gíga hàn, àti pé ìlànà sílíkọ́nì rẹ̀ ní pàtàkì jẹ́ ìlànà ìtújáde-ìdàpọ̀: àwọn ọkà dídùn máa ń gbẹ, wọ́n sì máa ń tún gbé sórí àwọn ọkà ńlá, wọ́n ń gbé ìdàgbàsókè ọrùn àti ìsopọ̀ tààrà láàárín àwọn ọkà, èyí sì ń mú kí agbára ohun èlò pọ̀ sí i.
Ní ọdún 1990, Kriegesmann ṣe RSiC pẹ̀lú ìwọ̀n ìdàgbàsókè tó jẹ́ 79.1% nípa lílo ìdènà slip ní 2200°C, pẹ̀lú ìpín-ẹ̀yà tí ó fi ìrísí kékeré tí ó ní àwọn ọkà líle àti ihò hàn. Lẹ́yìn náà, Yi àti àwọn ẹlòmíràn lo ìdènà jeli láti pèsè àwọn ara ewéko, wọ́n sì fi wọ́n sí i ní 2450°C, wọ́n gba àwọn seramiki RSiC pẹ̀lú ìwọ̀n ìdàgbàsókè tó jẹ́ 2.53 g/cm³ àti agbára flexural ti 55.4 MPa.
Ìfọ́ SEM ti RSiC
Ní ìfiwéra pẹ̀lú SiC onípele, RSiC ní ìwọ̀n tó kéré síi (tó tó 2.5 g/cm³) àti ìwọ̀n ihò tó ṣí sílẹ̀ tó tó 20%, èyí tó dín iṣẹ́ rẹ̀ kù nínú àwọn ohun èlò tó lágbára. Nítorí náà, mímú ìwọ̀n àti àwọn ànímọ́ ẹ̀rọ RSiC sung àti àwọn ẹlòmíràn dámọ̀ràn wíwọlé sílíkónì dídà sínú àwọn àdàpọ̀ carbon/β-SiC àti ṣíṣe àtúntò ní 2200°C, èyí tó ṣe àṣeyọrí nínú kíkọ́ ẹ̀rọ tó ní àwọn èròjà onípele α-SiC. RSiC tó jáde wá ní ìwọ̀n 2.7 g/cm³ àti agbára flexural tó tó 134 MPa, tó ń mú kí ìdúróṣinṣin ẹ̀rọ tó dára wà ní àwọn iwọ̀n otútù tó ga.
Láti mú kí ìwọ̀n pọ́ sí i, Guo àti àwọn ẹlẹgbẹ́ rẹ̀ lo ìmọ̀-ẹ̀rọ polymer infiltration àti pyrolysis (PIP) fún ọ̀pọ̀lọpọ̀ ìtọ́jú RSiC. Nípa lílo àwọn omi PCS/xylene àti SiC/PCS/xylene slurries gẹ́gẹ́ bí àwọn infiltrant, lẹ́yìn àwọn ìyípo PIP 3–6, a mú ìwọ̀n RSiC sunwọ̀n sí i gidigidi (tó 2.90 g/cm³), pẹ̀lú agbára flexural rẹ̀. Ní àfikún, wọ́n dábàá ọgbọ́n cyclic kan tí ó so PIP àti recrystallization pọ̀: pyrolysis ní 1400°C lẹ́yìn náà recrystallization ní 2400°C, tí ó mú kí àwọn ìdènà pàǹtíkì kúrò dáadáa tí ó sì dín porosity kù. Ohun èlò RSiC ìkẹyìn ṣàṣeyọrí ìwọ̀n 2.99 g/cm³ àti agbára flexural ti 162.3 MPa, tí ó fi iṣẹ́ pípéye tí ó tayọ hàn.
Àwọn àwòrán SEM ti ìdàgbàsókè microstructure ti RSiC tí a ti yọ́ lẹ́yìn ìfàmọ́ra polima àti pyrolysis (PIP)-recrystallization cycles: RSiC àkọ́kọ́ (A), lẹ́yìn ìfàmọ́ra PIP-recrystallization àkọ́kọ́ (B), àti lẹ́yìn ìfàmọ́ra kẹta (C)
II. Síntírì Láìsí Ìfúnpá
A sábà máa ń ṣe àwọn ohun èlò amọ̀ tí a fi silicon carbide (SiC) ṣe tí a fi lulú SiC tí ó mọ́ tónítóní, tí ó sì ní ìwọ̀nba díẹ̀ tí a fi kún un, a sì fi sínú afẹ́fẹ́ tí kò ní ìfúnpọ̀ ní 1800–2150°C. Ọ̀nà yìí dára fún ṣíṣe àwọn ohun èlò amọ̀ tí ó tóbi àti tí ó ní ìṣètò tó díjú. Síbẹ̀síbẹ̀, níwọ̀n ìgbà tí SiC ti so pọ̀ mọ́ra, ìwọ̀n ìfọ́ ara rẹ̀ kéré gan-an, èyí tí ó mú kí ìfúnpọ̀ ṣòro láìsí àwọn ohun èlò amọ̀ tí a fi ń ṣe àmọ̀.
Láti inú ẹ̀rọ ìtúpalẹ̀ sínẹ́ẹ̀tì, a lè pín sí ẹ̀ka méjì: sínẹ́ẹ̀tì ...
1.1 PLS-SiC (Ṣíṣe àtúnṣe síntírì omi)
A sábà máa ń fi PLS-SiC sín ní ìsàlẹ̀ 2000°C nípa fífi nǹkan bí 10 wt.% àwọn ohun èlò ìdènà eutectic (bíi Al₂O₃, CaO, MgO, TiO₂, àti àwọn oxides RE₂O₃) kún un láti ṣẹ̀dá ìpele omi, tí ó ń gbé ìtúnṣe pàǹtíkì àti ìyípadà ibi-pupọ̀ lárugẹ láti dé ìdàgbàsókè. Ìlànà yìí dára fún àwọn ohun èlò ìṣẹ̀dá SiC onípele-iṣẹ́, ṣùgbọ́n kò sí ìròyìn kankan nípa SiC onípele-pupọ tí a ṣe nípasẹ̀ ìdènà omi-àkókò.
1.2 PSS-SiC (Ṣíṣe sínẹ́tírìpì Ìpele Dídára)
PSS-SiC ní ìfàsẹ́yìn ipò líle ní àwọn iwọ̀n otútù tí ó ju 2000°C lọ pẹ̀lú nǹkan bí 1 wt.% àwọn afikún. Ìlànà yìí sinmi lórí ìtànkálẹ̀ átọ́mù àti àtúntò ọkà tí àwọn iwọ̀n otútù gíga ń fà láti dín agbára ojú ilẹ̀ kù kí ó sì dé ìfàsẹ́yìn. Ètò BC (boron-carbon) jẹ́ àpapọ̀ afikún tí ó wọ́pọ̀, èyí tí ó lè dín agbára ààlà ọkà kù kí ó sì yọ SiO₂ kúrò nínú ojú SiC. Síbẹ̀síbẹ̀, àwọn afikún BC ìgbàanì sábà máa ń mú àwọn àìmọ́ tí ó kù jáde, èyí tí ó ń dín ìwẹ̀nùmọ́ SiC kù.
Nípa ṣíṣàkóso akoonu afikún (B 0.4 wt.%, C 1.8 wt.%) àti síntering ní 2150°C fún wákàtí 0.5, a rí àwọn seramiki SiC tó mọ́ tónítóní pẹ̀lú ìwẹ̀nùmọ́ 99.6 wt.% àti ìwọ̀n ìbáramu ti 98.4%. Ìṣètò kékeré náà fi àwọn irugbin columnar hàn (díẹ̀ ju 450 µm ní gígùn), pẹ̀lú àwọn ihò kéékèèké ní ààlà ọkà àti àwọn patikulu graphite nínú àwọn ọkà. Àwọn seramiki náà fi agbára ìfọ́sífírí ti 443 ± 27 MPa hàn, modulus elastic ti 420 ± 1 GPa, àti coefficient expansion ooru ti 3.84 × 10⁻⁶ K⁻¹ ní ìwọ̀n otutu yàrá sí 600°C, èyí tó fi iṣẹ́ gbogbogbòò tó dára hàn.
Ìṣètò kékeré ti PSS-SiC: (A) Àwòrán SEM lẹ́yìn dídán àti dídán NaOH; (BD) Àwọn àwòrán BSD lẹ́yìn dídán àti dídán
III. Síntírì Gbóná
Ìtẹ̀sí gbígbóná (HP) síntering jẹ́ ọ̀nà ìfàmọ́ra tí ó ń lo ooru àti ìtẹ̀sí uniaxial sí àwọn ohun èlò ìyẹ̀fun lábẹ́ àwọn ipò iwọ̀n otútù gíga àti ìtẹ̀sí gíga. Ìtẹ̀sí gíga máa ń dí ìṣẹ̀dá ihò lọ́wọ́ gan-an, ó sì máa ń dín ìdàgbàsókè ọkà kù, nígbà tí iwọ̀n otútù gíga máa ń mú kí ìdàpọ̀ ọkà àti ìṣẹ̀dá àwọn ètò tí ó nípọn, nígbẹ̀yìn-gbẹ́yín, ó máa ń mú àwọn ohun èlò SiC tí ó ní ìwọ̀n gíga, tí ó sì ní ìmọ́tótó gíga jáde. Nítorí ìtọ́sọ́nà títẹ̀ síta, ìlànà yìí máa ń fa anisotropy ọkà, tí ó sì máa ń ní ipa lórí àwọn ànímọ́ ẹ̀rọ àti ìbàjẹ́.
Àwọn ohun èlò amọ̀ SiC mímọ́ ṣòro láti lẹ̀ mọ́ láìsí àwọn afikún, èyí tó ń béèrè fún síntering ultrahigh-pressure sintering. Nadeau àti àwọn ẹlẹgbẹ́ rẹ̀ ṣe àṣeyọrí síntering SiC tó nípọn pátápátá láìsí àwọn afikún ní 2500°C àti 5000 MPa; Sun àti àwọn ẹlẹgbẹ́ rẹ̀ gba àwọn ohun èlò β-SiC tó ní agbára Vickers tó tó 41.5 GPa ní 25 GPa àti 1400°C. Nípa lílo ìfúnpá GPa 4, àwọn ohun èlò amọ̀ SiC pẹ̀lú ìwọ̀n ìbáramu tó tó 98% àti 99%, líle 35 GPa, àti modulus elastic ti 450 GPa ni a pèsè ní 1500°C àti 1900°C, lẹ́sẹẹsẹ. Lúùlù SiC tó tóbi micron ní 5 GPa àti 1500°C mú àwọn ohun èlò amọ̀ pẹ̀lú líle 31.3 GPa àti ìwọ̀n ìbáramu tó tó 98.4%.
Bó tilẹ̀ jẹ́ pé àwọn àbájáde wọ̀nyí fihàn pé ìfúnpá gíga lè mú kí ó má ní ìfúnpọ̀ tí a fi kún un, ìṣòro àti iye owó gíga tí àwọn ohun èlò tí a nílò ń ná ní ìdíwọ́ fún àwọn ohun èlò tí a nílò. Nítorí náà, nígbà tí a bá ń ṣe ìpèsè, a sábà máa ń lo àwọn ohun èlò afikún tàbí ìfúnpọ̀ lulú láti mú kí agbára ìwakọ̀ síntering pọ̀ sí i.
Nípa fífi resini phenolic 4 wt.% kún un gẹ́gẹ́ bí àfikún àti síntering ní 2350°C àti 50 MPa, a rí àwọn seramiki SiC pẹ̀lú ìwọ̀n ìfúnpọ̀ tó jẹ́ 92% àti mímọ́ tó jẹ́ 99.998%. Nípa lílo ìwọ̀n ìfúnpọ̀ tó kéré (boric acid àti D-fructose) àti síntering ní 2050°C àti 40 MPa, a pèsè SiC tó mọ́ tónítóní pẹ̀lú ìwọ̀n ìfọ́mọ́ra tó ju 99.5% lọ àti ìwọ̀n B tó kù tó jẹ́ 556 ppm nìkan. Àwọn àwòrán SEM fihàn pé, ní ìfiwéra pẹ̀lú àwọn àpẹẹrẹ tí kò ní ìfúnpọ̀, àwọn àpẹẹrẹ tí a tẹ̀ ní gbígbóná ní àwọn ọkà kéékèèké, àwọn ihò díẹ̀, àti ìwọ̀n gíga. Agbára fífẹ̀ jẹ́ 453.7 ± 44.9 MPa, àti modulus elastic dé 444.3 ± 1.1 GPa.
Nípa fífún àkókò ìdúró ní 1900°C, ìwọ̀n ọkà pọ̀ sí i láti 1.5 μm sí 1.8 μm, àti agbára ìgbóná ara sunwọ̀n sí i láti 155 sí 167 W·m⁻¹·K⁻¹, nígbàtí ó tún ń mú kí agbára ìdènà ìbàjẹ́ plasma pọ̀ sí i.
Lábẹ́ ipò 1850°C àti 30 MPa, títẹ gbígbóná àti títẹ gbígbóná kíákíá ti lulú SiC tí a ti fi granulated àti annealed ṣe mú kí àwọn seramiki β-SiC tó nípọn pátápátá láìsí àwọn afikún kankan, pẹ̀lú ìwọ̀n 3.2 g/cm³ àti ìwọ̀n otútù síntering tó kéré sí 150–200°C ju àwọn ìlànà ìbílẹ̀ lọ. Àwọn seramiki náà fi líle 2729 GPa hàn, líle ìfọ́ ti 5.25–5.30 MPa·m^1/2, àti agbára ìfàsẹ́yìn tó dára (ìwọ̀n ìfàsẹ́yìn ti 9.9 × 10⁻¹⁰ s⁻¹ àti 3.8 × 10⁻⁹ s⁻¹ ní 1400°C/1450°C àti 100 MPa).
(A) Àwòrán SEM ti ojú tí a ti dán; (B) Àwòrán SEM ti ojú tí a ti dán; (C, D) Àwòrán BSD ti ojú tí a ti dán
Nínú ìwádìí ìtẹ̀wé 3D fún àwọn ohun èlò amọ̀ piezoelectric, ohun èlò amọ̀ seramiki, gẹ́gẹ́ bí kókó pàtàkì tó ń nípa lórí ìṣẹ̀dá àti iṣẹ́, ti di ohun pàtàkì nílé àti ní àgbáyé. Àwọn ìwádìí lọ́wọ́lọ́wọ́ fihàn pé àwọn pàrámítà bíi ìwọ̀n ohun èlò amọ̀, ìfọ́síwẹ́, àti àkóónú tó lágbára ní ipa pàtàkì lórí dídára ìṣẹ̀dá àti àwọn ohun èlò amọ̀ piezoelectric ti ọjà ìkẹyìn.
Ìwádìí ti rí i pé àwọn slurries seramiki tí a pèsè nípa lílo micron-, submicron-, àti nano-size barium titanate ṣe àfihàn ìyàtọ̀ pàtàkì nínú àwọn ìlànà stereolithography (fún àpẹẹrẹ, LCD-SLA). Bí ìwọ̀n patiku bá ṣe ń dínkù, viscosity slurry pọ̀ sí i ní pàtàkì, pẹ̀lú àwọn powders oníwọ̀n nano tí ń mú slurries jáde pẹ̀lú viscosities tí ó dé bílíọ̀nù mPa·s. Àwọn slurries pẹ̀lú àwọn powders oníwọ̀n micron máa ń yọrí sí delamination àti píí nígbà títẹ̀wé, nígbà tí àwọn powders oníwọ̀n submicron àti nano fi ìwà dídára tí ó dúró ṣinṣin hàn. Lẹ́yìn sísè ooru gíga, àwọn àpẹẹrẹ seramiki tí ó jáde wá ṣe àṣeyọrí density ti 5.44 g/cm³, coefficient piezoelectric (d₃₃) tí ó tó 200 pC/N, àti àwọn ohun tí ó dínkù díẹ̀, tí ó ń fi àwọn ànímọ́ ìdáhùn electromechanical tí ó tayọ hàn.
Ni afikun, ninu awọn ilana micro-stereolithography, ṣiṣatunṣe akoonu ti o lagbara ti awọn slurries iru PZT (fun apẹẹrẹ, 75 wt.%) mu awọn ara sintered pẹlu iwuwo ti 7.35 g/cm³, ṣiṣe aṣeyọri iduroṣinṣin piezoelectric ti o to 600 pC/N labẹ awọn aaye ina poling. Iwadi lori isanpada deformation micro-scale mu deedee ṣiṣẹda dara si ni pataki, mu deedee geometric pọ si nipasẹ to 80%.
Ìwádìí mìíràn lórí àwọn ohun èlò amọ̀ piezoelectric PMN-PT fi hàn pé àwọn ohun èlò tó lágbára ní ipa lórí ìṣètò seramiki àti àwọn ohun èlò iná mànàmáná ní pàtàkì. Ní ìwọ̀n 80%, àwọn ohun èlò tó lágbára fara hàn ní rọọrùn nínú àwọn ohun èlò amọ̀; bí ìwọ̀n lílágbára ṣe ń pọ̀ sí i sí 82% àti jù bẹ́ẹ̀ lọ, àwọn ohun èlò tó burú jáì ń pòórá díẹ̀díẹ̀, ìṣètò seramiki sì di mímọ́ sí i, pẹ̀lú àṣeyọrí tó dára. Ní ìwọ̀n 82%, àwọn ohun èlò amọ̀ fi àwọn ohun èlò iná mànàmáná tó dára hàn: ìwọ̀n lílágbára piezoelectric ti 730 pC/N, ààyè ìbáramu ti 7226, àti àdánù dielectric ti 0.07 nìkan.
Ní àkótán, ìwọ̀n pàǹtí, àkóónú tó lágbára, àti àwọn ohun ìní rheological ti àwọn slurries seramiki kìí ṣe nípa ìdúróṣinṣin àti ìpéye ilana ìtẹ̀wé nìkan, ṣùgbọ́n ó tún ń pinnu ìwọ̀n àti ìdáhùn piezoelectric ti àwọn ara tí a fi sínter ṣe, èyí tí ó sọ wọ́n di àwọn pàǹtí pàtàkì fún ṣíṣe àṣeyọrí àwọn seramiki piezoelectric tí a tẹ̀ jáde ní 3D tí ó ga jùlọ.
Ilana akọkọ ti titẹjade LCD-SLA 3D ti awọn ayẹwo BT/UV
Àwọn ohun ìní ti àwọn ohun èlò amọ̀ PMN-PT pẹ̀lú àwọn ohun èlò tó ní onírúurú
IV. Spark Plasma Sintering
Spark plasma Sintering (SPS) jẹ́ ìmọ̀ ẹ̀rọ sintering tó ti ní ìlọsíwájú tó ń lo pulsed current àti mechanical pressure tí a fi sí àwọn lulú láti mú kí wọ́n tàn kánkán. Nínú ìlànà yìí, current ń gbóná mọ́ọ̀lù àti lulú náà, ó ń mú kí ooru àti plasma Joule gbóná, èyí tó ń mú kí síntering náà ṣiṣẹ́ dáadáa láàárín àkókò kúkúrú (láàárín ìṣẹ́jú mẹ́wàá). Ìgbóná kíákíá ń mú kí síntering ojú ilẹ̀ tàn kánkán, nígbà tí sísé ìtújáde spark ń ran lọ́wọ́ láti mú àwọn gáàsì tí a fi sínú omi àti àwọn fẹ́lẹ́fẹ́lẹ́ oxide kúrò láti inú àwọn flour dada, èyí tó ń mú kí síntering ṣiṣẹ́ dáadáa. Ìpa electromigration tí àwọn pápá electromagnetic ń fà tún ń mú kí sínteration átọ́míìkì tàn kánkán.
Ní ìfiwéra pẹ̀lú ìtẹ̀sí gbígbóná ti ìbílẹ̀, SPS ń lo ìgbóná taara tó pọ̀ sí i, èyí tó ń mú kí ìfúnpọ̀ wà ní ìwọ̀n otútù tó kéré sí i, tó sì ń dí ìdàgbàsókè ọkà lọ́wọ́ láti ní àwọn ohun èlò kékeré tó dára àti tó dọ́gba. Fún àpẹẹrẹ:
- Láìsí àwọn afikún, lílo lulú SiC tí a ti lọ̀ gẹ́gẹ́ bí ohun èlò aise, síntering ní 2100°C àti 70 MPa fún ìṣẹ́jú 30 mú àwọn àpẹẹrẹ jáde pẹ̀lú ìwọ̀n ìbáramu 98%.
- Sísè ní 1700°C àti 40 MPa fún ìṣẹ́jú mẹ́wàá ni a fi ń ṣe cubic SiC pẹ̀lú ìwọ̀n 98% àti ìwọ̀n ọkà 30–50 nm nìkan.
- Lílo lulú SiC granular 80 µm àti síntering ní 1860°C àti 50 MPa fún ìṣẹ́jú 5 yọrí sí àwọn seramiki SiC tó lágbára pẹ̀lú ìwọ̀n ìbáramu 98.5%, agbára Vickers microhardness ti 28.5 GPa, agbára flexural ti 395 MPa, àti agbára ìfọ́ ti 4.5 MPa·m^1/2.
Àyẹ̀wò microstructural fihàn pé bí iwọ̀n otútù síntering ṣe ń pọ̀ sí i láti 1600°C sí 1860°C, ihò ohun èlò dínkù gidigidi, ó sì ń súnmọ́ ìwúwo pípé ní iwọ̀n otútù gíga.
Ìṣètò kékeré ti àwọn seramiki SiC tí a fi sín ní àwọn iwọn otutu ọ̀tọ̀ọ̀tọ̀: (A) 1600°C, (B) 1700°C, (C) 1790°C àti (D) 1860°C
V. Iṣelọpọ Afikun
Ṣíṣe àfikún (AM) ti fi agbára ńlá hàn láìpẹ́ yìí nínú ṣíṣe àwọn ohun èlò seramiki onípele nítorí ìlànà ìkọ́lé rẹ̀ ní ipele-sí-láàyè. Fún àwọn seramiki SiC, a ti ṣe àgbékalẹ̀ ọ̀pọ̀lọpọ̀ ìmọ̀-ẹ̀rọ AM, títí bí binder jetting (BJ), 3DP, selective laser sintering (SLS), direct ink writing (DIW), àti stereolithography (SL, DLP). Síbẹ̀síbẹ̀, 3DP àti DIW ní ìpele tí ó kéré síi, nígbàtí SLS máa ń fa wahala ooru àti ìfọ́. Ní ìyàtọ̀ sí èyí, BJ àti SL ní àwọn àǹfààní tí ó ga jùlọ nínú ṣíṣe àwọn seramiki onípele tí ó ní ìwẹ̀nùmọ́ gíga, tí ó ní ìpele gíga.
- Bíńdà Jítì (BJ)
Ìmọ̀-ẹ̀rọ BJ ní ìfọ́nrán ìdìpọ̀ mọ́ ìdè lulú láti fi ìpele kan sí òmíràn, lẹ́yìn náà ni a ṣe àtúnṣe àti síntẹ́ láti gba ọjà seramiki ìkẹyìn. A ṣe àtúnṣe BJ pẹ̀lú ìfàmọ́ra ìgbóná kẹ́míkà (CVI), àwọn seramiki SiC tí ó mọ́ tónítóní, tí ó sì jẹ́ kí ó mọ́ tónítóní pátápátá. Ìlànà náà ní nínú:
① Ṣíṣe àwọn ara aláwọ̀ ewé SiC seramiki nípa lílo BJ.
② Dídínkù nípasẹ̀ CVI ní 1000°C àti 200 Torr.
③ Sẹ́rámíkì SiC ìkẹyìn ní ìwọ̀n 2.95 g/cm³, ìfàmọ́ra ooru ti 37 W/m·K, àti agbára ìfọ́mọ́ra ti 297 MPa.
Àwòrán àwòrán ìtẹ̀wé aláwọ̀ (BJ). (A) Àwòrán oníṣẹ́ kọ̀ǹpútà (CAD), (B) àwòrán oníṣẹ́ ọnà ti ìlànà BJ, (C) ìtẹ̀wé SiC nípasẹ̀ BJ, (D) ìfúnpọ̀ SiC nípasẹ̀ ìfàsẹ́yìn èéfín kẹ́míkà (CVI)
- Ìwòran Sitẹriolithography (SL)
SL jẹ́ ìmọ̀-ẹ̀rọ ìṣẹ̀dá seramiki tí a fi UV ṣe tí ó ní ìṣedéédé gíga àti agbára ṣíṣe ìṣètò tí ó díjú. Ọ̀nà yìí ń lo àwọn ohun èlò ìṣẹ̀dá seramiki tí ó ní àwòrán tí ó lágbára pẹ̀lú àkóónú gíga àti ìfọ́sí kékeré láti ṣẹ̀dá àwọn ohun èlò aláwọ̀ ewé seramiki 3D nípasẹ̀ photopolymerization, lẹ́yìn náà ni a ó fi yọ ìfọ́sílé àti síntering tí ó ní ìwọ̀n otútù gíga láti gba ọjà ìkẹyìn.
Nípa lílo slurry SiC 35 vol.%, a ṣe àwọn awọ aláwọ̀ ewé 3D tó ga jùlọ lábẹ́ ìtànṣán UV 405 nm, a sì tún sọ wọ́n di púpọ̀ sí i nípasẹ̀ ìgbóná polymer ní 800°C àti ìtọ́jú PIP. Àwọn èsì fihàn pé àwọn àyẹ̀wò tí a ṣe pẹ̀lú slurry 35 vol.% ṣe àṣeyọrí ìwọ̀n ìwọ́ntúnwọ́nsì ti 84.8%, ó sì tayọ àwọn ẹgbẹ́ ìṣàkóso 30% àti 40%.
Nípa ṣíṣe àgbékalẹ̀ SiO₂ lipophilic àti phenolic epoxy resin (PEA) láti yí slurry padà, a mú iṣẹ́ photopolymerization sunwọ̀n síi. Lẹ́yìn sísè ní 1600°C fún wákàtí mẹ́rin, a ṣe àṣeyọrí ìyípadà tí ó fẹ́rẹ̀ẹ́ pé sí SiC, pẹ̀lú àkóónú atẹ́gùn ìkẹyìn ti 0.12% nìkan, èyí tí ó mú kí iṣẹ́ ìṣẹ̀dá àwọn seramiki SiC tí ó ní ìpìlẹ̀ gíga, tí ó ní ìpìlẹ̀ tí kò ní ìfàsẹ́yìn tàbí àwọn ìgbésẹ̀ ìfàsẹ́yìn ṣáájú.
Àwòrán ìṣètò ìtẹ̀wé àti ìlànà sísín rẹ̀. Ìfarahàn àpẹẹrẹ lẹ́yìn gbígbẹ ní (A) 25°C, sísín ní (B) 1000°C, àti sísín ní (C) 1600°C.
Nípa ṣíṣe àwòrán àwọn ohun èlò ìfọ́mọ́ra Si₃N₄ fún ìtẹ̀wé 3D stereolithography àti lílo àwọn ìlànà ìfọ́mọ́ra-pípa ...
Síntírì jẹ́ ìgbésẹ̀ pàtàkì kan tí ó ní ipa lórí iṣẹ́ ìkẹyìn nínú stereolithography. Ìwádìí fihàn pé fífi àwọn ohun èlò síntírì kún lè mú kí ìwọ̀n seramiki àti àwọn ànímọ́ ẹ̀rọ sunwọ̀n síi. Nípa lílo CeO₂ gẹ́gẹ́ bí ìrànlọ́wọ́ síntírì àti ìmọ̀ ẹ̀rọ síntírì tí a fi agbára iná mànàmáná ṣe láti pèsè àwọn ohun èlò síntírì Si₃N₄ gíga, a rí i pé CeO₂ ya sọ́tọ̀ ní àwọn ààlà ọkà, ó ń gbé síntírì ààlà ọkà àti fífẹ̀ síi. Àwọn ohun èlò síntírì tí ó yọrí sí fi agbára Vickers ti HV10/10 (1347.9 ± 2.4) àti agbára ìfọ́ ti (6.57 ± 0.07) MPa·m¹/² hàn. Pẹ̀lú MgO–Y₂O₃ gẹ́gẹ́ bí àwọn afikún, a mú ìṣọ̀kan microstructure seramiki sunwọ̀n síi, èyí tí ó mú kí iṣẹ́ náà sunwọ̀n síi. Ní àpapọ̀ ìpele doping ti 8 wt.%, agbára flexural àti ìfaradà ooru dé 915.54 MPa àti 59.58 W·m⁻¹·K⁻¹, lẹ́sẹẹsẹ.
VI. Ìparí
Ní àkótán, àwọn ohun èlò seramiki silicon carbide (SiC) tó ní ìmọ́tótó gíga, gẹ́gẹ́ bí ohun èlò seramiki tó tayọ nínú ìmọ̀ ẹ̀rọ, ti fi àwọn àǹfààní lílo tó gbòòrò hàn nínú àwọn semiconductors, afẹ́fẹ́, àti àwọn ohun èlò tó ní ipò tó ga jùlọ. Ìwé yìí ṣe àgbéyẹ̀wò ọ̀nà ìpèsè márùn-ún tó wọ́pọ̀ fún àwọn ohun èlò seramiki SiC tó ní ìmọ́tótó gíga—ìtúnṣe sínterìsí, sínterìsí tí kò ní ìfúnpá, títẹ̀ síta gbígbóná, sínterìsín plasma spark, àti ṣíṣe àfikún—pẹ̀lú àwọn ìjíròrò tó kún rẹ́rẹ́ lórí àwọn ọ̀nà ìfúnpásísí wọn, ìṣedéédé paramita pàtàkì, iṣẹ́ ohun èlò, àti àwọn àǹfààní àti ààlà tó yẹ.
Ó hàn gbangba pé àwọn ìlànà ọ̀tọ̀ọ̀tọ̀ ní àwọn ànímọ́ àrà ọ̀tọ̀ ní ti àṣeyọrí ìwẹ̀nùmọ́ gíga, ìwọ̀n gíga, àwọn ètò dídíjú, àti ìṣeéṣe ilé-iṣẹ́. Ní pàtàkì, ìmọ̀ ẹ̀rọ ìṣelọ́pọ́ afikún ti fi agbára tó lágbára hàn nínú ṣíṣe àwọn ẹ̀yà ara tí ó ní ìrísí dídíjú àti tí a ṣe àdáni, pẹ̀lú àwọn àṣeyọrí nínú àwọn ẹ̀ka kéékèèké bí stereolithography àti binder jetting, èyí tí ó mú kí ó jẹ́ ìtọ́sọ́nà ìdàgbàsókè pàtàkì fún ìpèsè seramiki SiC tí ó mọ́ tónítóní gíga.
Ìwádìí ọjọ́ iwájú lórí ìpèsè seramiki SiC tó mọ́ tónítóní gbọ́dọ̀ jinlẹ̀ sí i, kí ó lè gbé ìyípadà láti ibi ìwádìí yàrá sí ibi iṣẹ́ ẹ̀rọ tó gbòòrò, tó sì ṣeé gbẹ́kẹ̀lé, èyí sì ń pèsè ìrànlọ́wọ́ ohun èlò tó ṣe pàtàkì fún iṣẹ́ ẹ̀rọ tó ga jùlọ àti àwọn ìmọ̀ ẹ̀rọ ìwífún ìran tó ń bọ̀.
XKH jẹ́ ilé-iṣẹ́ ìmọ̀-ẹ̀rọ gíga kan tí ó ṣe àmọ̀jáde nínú ìwádìí àti ṣíṣe àwọn ohun èlò seramiki gíga. Ó jẹ́ ti a yà sọ́tọ̀ fún pípèsè àwọn ojútùú tí a ṣe àdáni fún àwọn oníbàárà ní ìrísí seramiki silicon carbide gíga (SiC). Ilé-iṣẹ́ náà ní àwọn ìmọ̀-ẹ̀rọ ìmúrasílẹ̀ ohun èlò gíga àti àwọn agbára ìṣiṣẹ́ pípé. Iṣẹ́ rẹ̀ ní ìwádìí, ìṣelọ́pọ́, ṣíṣe déédéé, àti ìtọ́jú ojú ilẹ̀ ti seramiki SiC gíga gíga, tí ó bá àwọn ohun tí ó pọndandan ti semiconductor, agbára tuntun, afẹ́fẹ́ àti àwọn pápá mìíràn mu fún àwọn ohun èlò seramiki gíga gíga. Nípa lílo àwọn ilana sintering àgbà àti àwọn ìmọ̀-ẹ̀rọ ìṣelọ́pọ́ afikún, a lè fún àwọn oníbàárà ní iṣẹ́ ìdúró kan láti ìṣelọ́pọ́ agbekalẹ ohun èlò, ìṣẹ̀dá ìṣètò dídíjú sí ṣíṣe déédéé, rírí dájú pé àwọn ọjà náà ní àwọn ohun-ìní ẹ̀rọ tó tayọ, ìdúróṣinṣin ooru àti ìdènà ipata.
Àkókò ìfìwéránṣẹ́: Oṣù Keje-30-2025