በከፍተኛ-ንፅህና የሲሊኮን ካርቦይድ የሴራሚክ ዝግጅት ቴክኖሎጂዎች እድገቶች

ከፍተኛ ንፅህና ያለው የሲሊኮን ካርቦዳይድ (ሲሲ) ሴራሚክስ ለሴሚኮንዳክተር፣ ኤሮስፔስ እና ኬሚካላዊ ኢንዱስትሪዎች ልዩ በሆነ የሙቀት መቆጣጠሪያ፣ ኬሚካላዊ መረጋጋት እና መካኒካል ጥንካሬያቸው ወሳኝ ለሆኑ አካላት ተስማሚ ቁሳቁሶች ሆነው ብቅ አሉ። ከፍተኛ አፈጻጸም ላላቸው ዝቅተኛ ብክለት የሴራሚክ መሳሪያዎች ፍላጎት እየጨመረ በመምጣቱ ለከፍተኛ ንፅህና የሲሲ ሴራሚክስ ቀልጣፋ እና ሊሰፋ የሚችል የዝግጅት ቴክኖሎጂዎችን ማዘጋጀት የአለም አቀፍ የምርምር ትኩረት ሆኗል። ይህ ጽሁፍ ለከፍተኛ ንፅህና የሲሲ ሴራሚክስ ዋና ዋና የዝግጅት ዘዴዎችን በዘዴ ይገመግማል፣ ሪክሪስታሊላይዜሽን ሲንተሪንግ፣ ግፊት የሌለው ሲንቴሪንግ (PS)፣ hot pressing (HP)፣ spark plasma sintering (SPS) እና additive manufacture (AM)፣ የእያንዳንዱን ሂደት ዋና መለኪያዎች፣ የቁሳቁስ ባህሪያት እና ነባር ተግዳሮቶችን በመወያየት ላይ ያተኩራል።

በወታደራዊ እና ምህንድስና መስኮች የሲሲ ሴራሚክስ አተገባበር

በአሁኑ ጊዜ ከፍተኛ-ንፅህና ያለው የሲሲሲ ሴራሚክ ክፍሎች በሲሊኮን ቫፈር ማምረቻ መሳሪያዎች ውስጥ በሰፊው ጥቅም ላይ ይውላሉ, እንደ ኦክሳይድ, ሊቶግራፊ, ኢኬቲንግ እና ion መትከል ባሉ ዋና ሂደቶች ውስጥ ይሳተፋሉ. በዋፈር ቴክኖሎጂ እድገት ፣ የዋፈር መጠኖች መጨመር ትልቅ አዝማሚያ ሆነዋል። አሁን ያለው ዋናው የዋፈር መጠን 300 ሚሜ ነው, ይህም በዋጋ እና በማምረት አቅም መካከል ጥሩ ሚዛን ያመጣል. ነገር ግን፣ በሙር ህግ ተገፋፍቶ፣ 450 ሚሊ ሜትር የሆነ ዋይፈር በብዛት ማምረት ቀድሞውንም አጀንዳ ሆኗል። ትላልቅ ዋይፋሮች ብዙውን ጊዜ መወዛወዝን እና መበላሸትን ለመቋቋም ከፍተኛ መዋቅራዊ ጥንካሬን ይጠይቃሉ፣ ይህም እየጨመረ የሚሄደውን ትልቅ መጠን፣ ከፍተኛ ጥንካሬ እና ከፍተኛ ንፅህና ያለው የሲሲ ሴራሚክ ክፍሎች ፍላጎትን ይጨምራል። በቅርብ ዓመታት ውስጥ ተጨማሪ ማኑፋክቸሪንግ (3D ህትመት) ፣ ምንም ሻጋታ የማይፈልግ ፈጣን የፕሮቶታይፕ ቴክኖሎጂ ፣ በንብርብር-በ-ንብርብር ግንባታ እና በተለዋዋጭ የዲዛይን ችሎታዎች ምክንያት ውስብስብ-የተዋቀሩ የሲሲ ሴራሚክ ክፍሎችን በማምረት ረገድ ትልቅ አቅም አሳይቷል ፣ ይህም ሰፊ ትኩረትን ይስባል።

ይህ ወረቀት ለከፍተኛ ንፅህና የሲሲሲ ሴራሚክስ-ሪክሪስታሊላይዜሽን ሲንተሪንግ፣ግፊት አልባ ጥምጥም፣ትኩስ መጫን፣ስፓርክ ፕላዝማ ሲንተሪንግ እና ተጨማሪ ማምረቻ-በማስነጠሪያ ስልቶቻቸው፣የሂደት ማሻሻያ ስልቶች፣የቁሳቁስ አፈጻጸም ባህሪያት እና የኢንደስትሪ አተገባበር ተስፋዎች ላይ በማተኮር አምስት ወካይ የማዘጋጀት ዘዴዎችን በዘዴ ይተነትናል።

ከፍተኛ-ንፅህና የሲሊኮን ካርቦይድ ጥሬ ዕቃዎች መስፈርቶች

I. ሪክሪስታላይዜሽን Sintering

ሪክሪስታላይዝድ የሲሊኮን ካርቦይድ (RSiC) በከፍተኛ 2100-2500 ዲግሪ ሴንቲግሬድ የሙቀት መጠን ውስጥ ያለ ማቃጠያ እርዳታዎች የሚዘጋጅ ከፍተኛ ንፁህ የሲሲ ቁሳቁስ ነው. ፍሬድሪክሰን በ 19 ኛው ክፍለ ዘመን መገባደጃ ላይ የሪክሬስታላይዜሽን ክስተትን ለመጀመሪያ ጊዜ ካገኘ በኋላ፣ RSiC በንጹህ የእህል ድንበሮች እና የመስታወት ደረጃዎች እና ቆሻሻዎች ባለመኖሩ ከፍተኛ ትኩረትን ሰብስቧል። በከፍተኛ ሙቀት፣ ሲሲ በአንፃራዊነት ከፍተኛ የሆነ የእንፋሎት ግፊት ያሳያል፣ እና የማጣቀሚያው ዘዴ በዋናነት የትነት-ኮንደንስሽን ሂደትን ያካትታል፡ ጥሩ እህሎች ይተናል እና በትልልቅ እህሎች ላይ እንደገና ይቀመጣሉ፣ የአንገትን እድገት እና በእህል መካከል ቀጥተኛ ትስስርን ያበረታታሉ፣ በዚህም የቁሳቁስ ጥንካሬን ያሳድጋል።

እ.ኤ.አ. በ 1990 Kriegesmann RSiC በ 79.1% አንጻራዊ ጥግግት በ 2200 ዲግሪ ሴንቲ ግሬድ ላይ ተንሸራታች መጣልን አዘጋጀ። በመቀጠል, Yi et al. አረንጓዴ አካላትን ለማዘጋጀት ጄል casting ተጠቅሟል እና በ2450°C በማቅለጥ፣ RSiC ceramics በጅምላ 2.53 ግ/ሴሜ³ እና ተጣጣፊ ጥንካሬ 55.4 MPa አገኘ።

የ RSiC የ SEM ስብራት ገጽ

ጥቅጥቅ ካለው SiC ጋር ሲነጻጸር፣ RSiC ዝቅተኛ ጥግግት (በግምት 2.5 ግ/ሴሜ³) እና ወደ 20% የሚጠጋ ክፍት ፖሮሴቲቲ አለው፣ ይህም በከፍተኛ ጥንካሬ መተግበሪያዎች ውስጥ ያለውን አፈጻጸም ይገድባል። ስለዚህ, የ RSiC ጥግግት እና ሜካኒካል ባህሪያት ማሻሻል ቁልፍ የምርምር ትኩረት ሆኗል. ሱንግ እና ሌሎች. የቀለጠውን ሲሊከን ወደ ካርቦን/β-ሲሲ የተቀላቀሉ ኮምፓክት ውስጥ ሰርጎ ማስገባት እና በ2200 ዲግሪ ሴንቲ ግሬድ እንደገና ክሬስትላይዝ ማድረግ፣ ከα-SiC ጥራጥሬ እህሎች የተዋቀረ የአውታረ መረብ መዋቅር በተሳካ ሁኔታ እንዲገነባ ሐሳብ አቀረበ። የተገኘው RSiC 2.7 ግ/ሴሜ³ ጥግግት እና 134 MPa የሆነ የመተጣጠፍ ጥንካሬ አሳክቷል፣ ይህም በከፍተኛ ሙቀቶች እጅግ በጣም ጥሩ የሆነ የሜካኒካል መረጋጋትን አስገኝቷል።

ጥንካሬን የበለጠ ለማሻሻል, Guo et al. የተቀጠረ ፖሊመር ሰርጎ መግባት እና ፒሮሊሲስ (PIP) ቴክኖሎጂ ለብዙ የRSiC ሕክምናዎች። PCS/xylene መፍትሄዎችን እና SiC/PCS/xylene slurriesን እንደ ሰርጎ ገቦች በመጠቀም፣ ከ3-6 ፒአይፒ ዑደቶች በኋላ፣ የ RSiC ጥግግት በከፍተኛ ሁኔታ ተሻሽሏል (እስከ 2.90 ግ/ሴሜ³)፣ ከተለዋዋጭ ጥንካሬው ጋር። በተጨማሪም፣ ፒአይፒን እና ሪክሬስታላይዜሽንን በማጣመር ሳይክሊካል ስትራቴጂን አቅርበዋል፡- ፒሮሊሲስ በ1400°ሴ፣ በመቀጠልም በ2400°C recrystallization፣የቅንጣት መዘጋትን ውጤታማ በሆነ መንገድ በማጽዳት እና የሰውነት መቦርቦርን ይቀንሳል። የመጨረሻው የ RSiC ቁሳቁስ 2.99 ግ/ሴሜ³ ጥግግት እና 162.3 MPa ተጣጣፊ ጥንካሬ አሳክቷል፣ ይህም የላቀ አፈጻጸም አሳይቷል።

ፖሊመር impregnation እና pyrolysis (PIP) - recrystallization ዑደቶች በኋላ የተሰላጠ RSiC microstructure ዝግመተ ለውጥ ሴኤም ምስሎች: የመጀመሪያ RSiC (A), የመጀመሪያው PIP-recrystallization ዑደት (B) በኋላ, እና ሦስተኛው ዑደት (ሐ) በኋላ.

II. ግፊት የሌለው ማጭበርበር

ግፊት አልባ የሲሊኮን ካርቦዳይድ (ሲሲ) ሴራሚክስ በተለምዶ የሚዘጋጀው ከፍተኛ-ንፅህናን፣ ultrafine SiC ዱቄትን እንደ ጥሬ ዕቃ በመጠቀም፣ አነስተኛ መጠን ያለው የማጣቀሚያ መርጃዎችን በመጨመር እና በከባቢ አየር ውስጥ ወይም በቫኩም በ 1800-2150 ዲግሪ ሴንቲ ግሬድ ውስጥ ተጣብቋል። ይህ ዘዴ ትልቅ መጠን ያለው እና ውስብስብ-የተዋቀሩ የሴራሚክ ክፍሎችን ለማምረት ተስማሚ ነው. ነገር ግን፣ ሲሲ በዋነኛነት በጥምረት የተሳሰረ ስለሆነ፣ ራሱን የሚያሰራጭበት ቅንጅት እጅግ በጣም ዝቅተኛ ነው፣ ይህም እርዳታዎችን ሳያስቀምጡ ዲንሴሽን አስቸጋሪ ያደርገዋል።

በማቀነባበሪያው ዘዴ ላይ በመመስረት, ግፊት-አልባ ማነጣጠር በሁለት ምድቦች ሊከፈል ይችላል-ግፊት የሌለው ፈሳሽ-ደረጃ ጥምጥም (PLS-SiC) እና ግፊት የሌለው ጠንካራ-ግዛት (PSS-SiC).

1.1 ፒኤልኤስ-ሲሲ (ፈሳሽ-ደረጃ ማቀናጀት)

PLS-SiC በተለምዶ ከ 2000°C በታች ከ10 wt.% eutectic sintering ads (እንደ Al₂O₃፣ CaO፣ MgO፣ TiO₂፣ እና ብርቅዬ-ምድር ኦክሳይድስ ያሉ) በመጨመር ፈሳሽ ደረጃን ይፈጥራል፣ የጅምላ ሂደትን ለማስተዋወቅ እና ቅንጣትን እንደገና ለማሸጋገር ያስችላል። ይህ ሂደት ለኢንዱስትሪ ደረጃ ለሲሲ ሴራሚክስ ተስማሚ ነው፣ ነገር ግን ከፍተኛ ንፅህና ያለው ሲሲ በፈሳሽ-ደረጃ በማጣመር የተገኘ ሪፖርት የለም።

1.2 ፒኤስኤስ-ሲሲ (ጠንካራ-ግዛት ማቃለል)

PSS-SiC ከ 2000 ዲግሪ ሴንቲግሬድ በላይ በሆነ የሙቀት መጠን ከ1 wt.% ተጨማሪዎች ጋር የጠንካራ-ግዛት እፍጋትን ያካትታል። ይህ ሂደት በዋነኛነት በአቶሚክ ስርጭት እና በከፍተኛ ሙቀቶች የሚመራ የእህል ማስተካከያ እና የገጽታ ኃይልን ለመቀነስ እና ጥቅጥቅ ባለ ሁኔታን ለማምጣት ላይ የተመሰረተ ነው። የBC (ቦሮን-ካርቦን) ስርዓት የተለመደ የሚጪመር ነገር ጥምረት ነው፣ እሱም የእህል ወሰን ሃይልን ዝቅ ሊያደርግ እና SiO₂ን ከሲሲ ወለል ላይ ያስወግዳል። ሆኖም፣ ባህላዊ የBC ተጨማሪዎች ብዙውን ጊዜ ቀሪ ቆሻሻዎችን ያስተዋውቃሉ፣ የሲሲ ንፅህናን ይቀንሳል።

ተጨማሪ ይዘትን በመቆጣጠር (B 0.4 wt.%, C 1.8 wt.%) እና በ 2150 ° C ለ 0.5 ሰአታት በማጣመር, ከፍተኛ ንፅህና ያለው የሲሲ ሴራሚክስ ከ 99.6 wt.% እና አንጻራዊ ጥንካሬ 98.4% ተገኝቷል. ጥቃቅን መዋቅሩ የአዕማድ እህሎች (አንዳንዶቹ ከ450 μm በላይ ርዝማኔ ያላቸው) ጥቃቅን ቀዳዳዎች በእህል ወሰኖች እና በእህል ውስጥ የግራፋይት ቅንጣቶች ያሏቸው ናቸው። ሴራሚክስ 443 ± 27 MPa የሆነ የመተጣጠፍ ጥንካሬ፣ የመለጠጥ ሞጁል 420 ± 1 ጂፒኤ እና የሙቀት ማስፋፊያ 3.84 × 10⁻⁶ K⁻¹ በክፍል ሙቀት እስከ 600°C ድረስ ያለው፣ ይህም አጠቃላይ አፈጻጸምን የሚያሳይ ነው።

የPSS-SiC ማይክሮስትራክቸር፡ (A) የ SEM ምስል ከተጣራ በኋላ እና NaOH ማሳከክ; (BD) BSD ምስሎች ከተጣራ እና ከማሳከክ በኋላ

III. ሙቅ መጫን Sintering

ሙቅ መጫን (HP) ሲንተሪንግ የሙቀት እና የዩኒያክሲያል ግፊት በከፍተኛ ሙቀት እና ከፍተኛ ግፊት ባለው የዱቄት ቁሶች ላይ በአንድ ጊዜ የሚተገበር የማጥቂያ ዘዴ ነው። ከፍተኛ ግፊት የጉድጓድ መፈጠርን በእጅጉ የሚገታ እና የእህል እድገትን የሚገድብ ሲሆን ከፍተኛ ሙቀት ደግሞ የእህል ውህደትን እና ጥቅጥቅ ያሉ አወቃቀሮችን በመፍጠር በመጨረሻም ከፍተኛ መጠን ያለው ከፍተኛ ንፅህና ያለው የሲሲሲ ሴራሚክስ ይፈጥራል። በመጫን የአቅጣጫ ባህሪ ምክንያት, ይህ ሂደት የሜካኒካል እና የመልበስ ባህሪያትን ይነካል, የእህል anisotropy እንዲፈጠር ያደርጋል.

ንፁህ የሲሲሲ ሴራሚክስ ያለ ተጨማሪዎች ጥቅጥቅ ለማድረግ አስቸጋሪ ነው፣ ይህም ከፍተኛ ግፊት ያለው መገጣጠሚያ ያስፈልገዋል። Nadeau እና ሌሎች. በ 2500 ° ሴ እና 5000 MPa ላይ ያለ ተጨማሪዎች በተሳካ ሁኔታ ሙሉ በሙሉ ጥቅጥቅ ያለ SiC ተዘጋጅቷል; ፀሐይ እና ሌሎች. የተገኘ β-SiC የጅምላ ቁሶች ከ Vickers ጥንካሬ እስከ 41.5 ጂፒኤ በ 25 ጂፒኤ እና 1400 ° ሴ. 4 ጂፒኤ ግፊትን በመጠቀም የሲሲ ሴራሚክስ አንጻራዊ እፍጋቶች በግምት 98% እና 99%፣ የ35 ጂፒኤ ጥንካሬ እና የመለጠጥ ሞጁሎች 450 ጂፒኤ በ1500°C እና 1900°C ተዘጋጅተዋል። በ 5 ጂፒኤ እና 1500 ዲግሪ ሴንቲ ግሬድ ውስጥ ያለው የማይክሮን መጠን ያለው የሲሲ ዱቄት በ 31.3 ጂፒኤ እና አንጻራዊ እፍጋት 98.4% ሴራሚክስ አቅርቧል።

ምንም እንኳን እነዚህ ውጤቶች ምንም እንኳን የ ultrahigh ግፊት ተጨማሪ-ነጻ densification ማሳካት እንደሚችሉ ያሳያሉ, አስፈላጊ መሣሪያዎች ውስብስብነት እና ከፍተኛ ወጪ የኢንዱስትሪ መተግበሪያዎችን ይገድባል. ስለዚህ, በተግባራዊ ዝግጅት, የመከታተያ ተጨማሪዎች ወይም የዱቄት ጥራጥሬዎች ብዙውን ጊዜ የማሽከርከር ጥንካሬን ለማሻሻል ጥቅም ላይ ይውላሉ.

4 wt.% phenolic resin እንደ ተጨማሪነት በመጨመር እና በ 2350 ° C እና 50 MPa, የሲሲ ሴራሚክስ በ 92% የመጠን መጠን እና የ 99.998% ንፅህና ተገኝቷል. ዝቅተኛ ተጨማሪ መጠን (boric acid እና D-fructose) በመጠቀም እና በ2050°C እና 40 MPa ሲንቲንግ በመጠቀም ከፍተኛ ንፅህና ያለው ሲሲ አንጻራዊ ጥግግት>99.5% እና ቀሪ B ይዘት 556 ppm ብቻ ተዘጋጅቷል። የ SEM ምስሎች እንደሚያሳዩት ግፊት ከሌላቸው ናሙናዎች ጋር ሲነፃፀሩ, ትኩስ-ተጭነው ናሙናዎች አነስተኛ ጥራጥሬዎች, ትንሽ ቀዳዳዎች እና ከፍተኛ ጥንካሬ አላቸው. የመተጣጠፍ ጥንካሬ 453.7 ± 44.9 MPa ነበር, እና የመለጠጥ ሞጁሉ 444.3 ± 1.1 ጂፒኤ ደርሷል.

የማቆያ ጊዜውን በ1900°ሴ በማራዘም፣ የእህል መጠን ከ1.5 μm ወደ 1.8 μm ጨምሯል፣ እና የሙቀት መጠኑ ከ155 ወደ 167 W·m⁻¹·K⁻¹ ተሻሽሏል፣ እንዲሁም የፕላዝማ ዝገት መቋቋምን ያሻሽላል።

በ 1850 ° ሴ እና 30 MPa ፣ ትኩስ ተጭኖ እና ፈጣን ትኩስ የጥራጥሬ እና የተከተፈ የሲሲ ዱቄት ሙሉ በሙሉ ጥቅጥቅ ያሉ β-SiC ሴራሚክስ ያለ ምንም ተጨማሪዎች ይሰጣል ፣ የ 3.2 ግ / ሴሜ³ ጥግግት እና የሙቀት መጠኑ 150-200 ° ሴ ከባህላዊ ሂደቶች ያነሰ። ሴራሚክስ የ2729 ጂፒኤ ጠንካራነት፣ የ5.25-5.30 MPa·m^1/2 ጥንካሬ ጥንካሬ እና እጅግ በጣም ጥሩ የዝቅጠት መቋቋም (የ9.9 × 10⁻¹⁰ s⁻¹ እና 3.8 × 10⁻⁻⁻ በ 1400 ° ሴ / 1450 ° ሴ እና 100 MPa).

(ሀ) የተወለወለው ገጽ SEM ምስል; (ለ) የተሰበረው ገጽ SEM ምስል; (C፣ D) የተወለወለው ገጽ BSD ምስል

በ 3D የህትመት ምርምር ለፓይዞኤሌክትሪክ ሴራሚክስ፣ የሴራሚክ slurry፣ ምስረታ እና አፈጻጸም ላይ ተጽእኖ የሚያሳድር ዋና ምክንያት፣ በሀገር ውስጥ እና በአለም አቀፍ ደረጃ ቁልፍ ትኩረት ሆኗል። አሁን ያሉ ጥናቶች በአጠቃላይ እንደ የዱቄት ቅንጣት መጠን፣ የፈሳሽ viscosity እና ጠንካራ ይዘት ያሉ መመዘኛዎች የመጨረሻውን ምርት ጥራት እና የፓይዞኤሌክትሪክ ባህሪያት ላይ ከፍተኛ ተጽዕኖ እንደሚያሳድሩ ያመለክታሉ።

ማይክሮን፣ ንዑስ ማይክሮሮን እና ናኖ መጠን ያላቸው ባሪየም ቲታናት ዱቄትን በመጠቀም የሚዘጋጁ የሴራሚክ ሰድላዎች በስቴሪዮሊቶግራፊ (ለምሳሌ LCD-SLA) ሂደቶች ላይ ከፍተኛ ልዩነት እንዳላቸው በጥናት ተረጋግጧል። የንጥሉ መጠን እየቀነሰ ሲሄድ የንፁህ viscosity በከፍተኛ ሁኔታ ይጨምራል፣ ናኖ መጠን ያላቸው ዱቄቶች viscosities ያላቸው ንጣፎችን በማምረት በቢሊዮኖች የሚቆጠሩ mPa·s ይደርሳሉ። የማይክሮን መጠን ያላቸው ዱቄቶች በሚታተሙበት ጊዜ ለመጥፋት እና ለመላጥ የተጋለጡ ሲሆኑ ንዑስ ማይክሮን እና ናኖ መጠን ያላቸው ዱቄቶች የበለጠ የተረጋጋ የመፍጠር ባህሪን ያሳያሉ። ከፍተኛ ሙቀት ካጋጠመው በኋላ፣ የተፈጠሩት የሴራሚክ ናሙናዎች 5.44 ግ/ሴሜ³ ጥግግት፣ የፓይዞኤሌክትሪክ ኮፊሸን (d₃₃) በግምት 200 ፒሲ/ኤን እና ዝቅተኛ ኪሳራ ምክንያቶች፣ እጅግ በጣም ጥሩ የኤሌክትሮ መካኒካል ምላሽ ባህሪያትን አሳይተዋል።

በተጨማሪም፣ በማይክሮ ስቴሪዮሊቶግራፊ ሂደቶች፣ የPZT አይነት ዝቃጭ (ለምሳሌ፣ 75 ወ.%) ጠንካራ ይዘት በማስተካከል 7.35 ግ/ሴሜ³ የሆነ ውፍረት ያላቸው የተጠላለፉ አካላትን ይሰጣል፣ ይህም በፖሊንግ ኤሌክትሪክ መስኮች እስከ 600 ፒሲ/ኤን የሚደርስ የፓይዞኤሌክትሪክ ቋሚ መገኘት ይችላል። በጥቃቅን ሚዛን ማካካሻ ላይ የተደረገ ጥናት የመፍጠር ትክክለኛነትን በእጅጉ አሻሽሏል፣ ይህም የጂኦሜትሪክ ትክክለኛነትን እስከ 80 በመቶ ከፍ አድርጓል።

በPMN-PT ፒኢዞኤሌክትሪክ ሴራሚክስ ላይ የተደረገ ሌላ ጥናት ጠንካራ ይዘት በሴራሚክ መዋቅር እና በኤሌክትሪክ ባህሪያት ላይ ከፍተኛ ተጽዕኖ እንደሚያሳድር አረጋግጧል። በ 80 wt.% ጠንካራ ይዘት, ምርቶች በቀላሉ በሴራሚክስ ውስጥ ታዩ; ጠንካራ ይዘት ወደ 82 wt.% እና ከዚያ በላይ ሲጨምር, ተረፈ ምርቶች ቀስ በቀስ ጠፍተዋል, እና የሴራሚክ መዋቅሩ ንፁህ ሆኗል, በከፍተኛ ሁኔታ የተሻሻለ አፈፃፀም. በ 82 wt.%, ሴራሚክስ ጥሩ የኤሌክትሪክ ባህሪያትን አሳይቷል-የፓይዞኤሌክትሪክ ቋሚ 730 ፒሲ / N, አንጻራዊ ፍቃድ 7226 እና የዲኤሌክትሪክ ኪሳራ 0.07 ብቻ.

በማጠቃለያው ፣ የሴራሚክ slurries ቅንጣት መጠን ፣ ጠንካራ ይዘት እና rheological ባህሪዎች የህትመት ሂደቱን መረጋጋት እና ትክክለኛነት ላይ ተፅእኖ ከማድረግ በተጨማሪ በቀጥታ የተዘበራረቁ አካላትን ጥንካሬ እና የፓይዞኤሌክትሪክ ምላሽ ይወስናሉ ፣ ይህም ከፍተኛ አፈፃፀም 3D-የታተመ የፓይዞኤሌክትሪክ ሴራሚክስ ለማግኘት ቁልፍ መለኪያዎች ያደርጋቸዋል።

የ BT / UV ናሙናዎች የ LCD-SLA 3D ህትመት ዋና ሂደት

የተለያዩ ጠንካራ ይዘቶች ያላቸው የPMN-PT ሴራሚክስ ባህሪዎች

IV. Spark Plasma Sintering

ስፓርክ ፕላዝማ ሲንቴሪንግ (SPS) ፈጣን የመጠገን ሂደትን ለማግኘት በአንድ ጊዜ በዱቄት ላይ የሚተገበረውን የpulsed current እና ሜካኒካል ግፊትን የሚጠቀም የላቀ የማጣመም ቴክኖሎጂ ነው። በዚህ ሂደት አሁኑኑ ሻጋታውን እና ዱቄቱን በቀጥታ በማሞቅ የጁል ሙቀት እና ፕላዝማ በማመንጨት በአጭር ጊዜ ውስጥ (በተለምዶ በ10 ደቂቃ ውስጥ) ቀልጣፋ ውህደት እንዲኖር ያስችላል። ፈጣን ማሞቂያ የገጽታ ስርጭትን ያበረታታል፣ የብልጭታ መውጣት ግን የተዳከሙ ጋዞችን እና ኦክሳይድ ንጣፎችን ከዱቄት ንጣፎች ላይ ለማስወገድ ይረዳል፣ ይህም የውሸት አፈጻጸምን ያሻሽላል። በኤሌክትሮማግኔቲክ መስኮች የሚፈጠረው የኤሌክትሮማግኔቲክ ተጽእኖ የአቶሚክ ስርጭትን ያሻሽላል.

ከተለምዷዊ ትኩስ ግፊት ጋር ሲነጻጸር፣ SPS የበለጠ ቀጥተኛ ማሞቂያ ይጠቀማል፣ በዝቅተኛ የሙቀት መጠን መጨመርን ያስችላል፣ ጥሩ እና ወጥ የሆኑ ጥቃቅን መዋቅሮችን ለማግኘት የእህል እድገትን በብቃት ይከላከላል። ለምሳሌ፡-

• ያለ ተጨማሪዎች፣ የተፈጨ ሲሲ ዱቄትን እንደ ጥሬ እቃ በመጠቀም፣ በ2100°C እና 70MPa ለ30 ደቂቃዎች በማንሳት 98% አንጻራዊ ጥግግት ያላቸው ናሙናዎች ተሰጥተዋል።
• በ 1700 ዲግሪ ሴንቲግሬድ እና በ 40 MPa ለ 10 ደቂቃዎች በ 98% ጥግግት እና የእህል መጠን 30-50 nm የሆነ ኪዩቢክ ሲሲሲ.
• 80 µm ጥራጥሬ የሲሲ ዱቄት እና በ1860°C እና 50 MPa ለ 5 ደቂቃዎች መጠቅለል ከፍተኛ አፈጻጸም ያለው የሲሲ ሴራሚክስ 98.5% አንጻራዊ እፍጋት፣ Vickers microhardness 28.5GPa፣ የ395 MPa ተጣጣፊ ጥንካሬ እና የስብራት ጥንካሬ · 4^.1 MP2

የአጉሊ መነጽር ትንታኔ እንደሚያሳየው የሲንሰር ሙቀት ከ 1600 ° ሴ ወደ 1860 ° ሴ ሲጨምር, የቁሳቁሶች porosity በከፍተኛ ሁኔታ እየቀነሰ, በከፍተኛ የሙቀት መጠን ወደ ሙሉ ጥግግት እየቀረበ ነው.

የሲሲ ሴራሚክስ ጥቃቅን መዋቅር በተለያየ የሙቀት መጠን: (A) 1600°C፣ (B) 1700°C፣ (C) 1790°C እና (D) 1860°C

V. ተጨማሪ ማምረት

ተጨማሪ ማኑፋክቸሪንግ (ኤኤም) በንብርብር-በ-ንብርብር የግንባታ ሂደት ምክንያት ውስብስብ የሴራሚክ ክፍሎችን ለመሥራት በቅርቡ ትልቅ አቅም አሳይቷል። ለሲሲ ሴራሚክስ፣ በርካታ የኤኤም ቴክኖሎጂዎች ተዘጋጅተዋል፣ እነዚህም ቢንደር ጄቲንግ (BJ)፣ 3DP፣ selective laser sintering (SLS)፣ direct ink writing (DIW) እና stereolithography (SL, DLP) ጨምሮ። ሆኖም፣ 3DP እና DIW ትክክለኛነት ዝቅተኛ ነው፣ SLS ደግሞ የሙቀት ጭንቀትን እና ስንጥቆችን የመፍጠር አዝማሚያ አለው። በአንፃሩ BJ እና SL ከፍተኛ ንፅህና እና ትክክለኛ ውስብስብ ሴራሚክስ በማምረት ትልቅ ጥቅም ይሰጣሉ።

1. ቢንደር ጄቲንግ (ቢጄ)

የቢጄ ቴክኖሎጂ በንብርብር በንብርብር ማያያዣን ወደ ቦንድ ፓውደር በመርጨት፣ በመቀጠልም የመጨረሻውን የሴራሚክ ምርት ለማግኘት በማጣራት እና በማጣመር ያካትታል። BJ ከኬሚካል የእንፋሎት ማስገቢያ (CVI) ጋር በማጣመር, ከፍተኛ-ንፅህና, ሙሉ በሙሉ ክሪስታል ሲሲ ሴራሚክስ በተሳካ ሁኔታ ተዘጋጅቷል. ሂደቱ የሚከተሉትን ያካትታል:

① BJ በመጠቀም የሲሲ ሴራሚክ አረንጓዴ አካላትን መፍጠር።
② በCVI በ 1000°C እና 200 Torr ዴንሲንግ ማድረግ።
③ የመጨረሻው የሲሲ ሴራሚክ ጥግግት 2.95 ግ/ሴሜ³፣ የ37 ዋ/m·K የሙቀት መጠን እና የመተጣጠፍ ጥንካሬ 297 MPa ነበረው።

ተለጣፊ ጄት (ቢጄ) ማተሚያ ንድፍ ንድፍ። (ሀ) በኮምፒዩተር የታገዘ ንድፍ (CAD) ሞዴል፣ (B) የBJ መርህ ስዕላዊ መግለጫ፣ (ሐ) ሲሲ በ BJ ማተም፣ (ዲ) የሲሲሲን በኬሚካል ትነት ሰርጎ መግባት (CVI)

2. ስቴሪዮሊቶግራፊ (SL)

SL እጅግ በጣም ከፍተኛ ትክክለኛነት እና ውስብስብ መዋቅር የማምረት ችሎታዎች ያለው UV-በማከም ላይ የተመሰረተ የሴራሚክ አፈጣጠር ቴክኖሎጂ ነው። ይህ ዘዴ 3D ሴራሚክ አረንጓዴ አካላትን በፎቶፖሊመራይዜሽን ለመመስረት ከፍተኛ ጠንካራ ይዘት እና ዝቅተኛ viscosity ያላቸውን ፎቶሰንሲቲቭ የሴራሚክ slurries ይጠቀማል፣ ከዚያም የመጨረሻውን ምርት ለማግኘት በዲቢንዲንግ እና ከፍተኛ ሙቀት መጨመር።

በ 35 ቮል.% የሲሲ ዝቃጭ በመጠቀም ከፍተኛ ጥራት ያለው 3D አረንጓዴ አካላት በ 405 nm UV irradiation ስር ተዘጋጅተው ተጨማሪ በፖሊመር ማቃጠል በ 800 ዲግሪ ሴንቲግሬድ እና በፒአይፒ ህክምና ተዘጋጅተዋል። ውጤቶቹ እንደሚያሳዩት በ 35 ቮል.% ዝቃጭ የተዘጋጁ ናሙናዎች አንጻራዊ እፍጋታቸው 84.8% በማሳካት 30% እና 40% የቁጥጥር ቡድኖችን ብልጫ አግኝተዋል።

ዝቃጩን ለማሻሻል የሊፕፊል SiO₂ እና phenolic epoxy resin (PEA) በማስተዋወቅ የፎቶፖሊመራይዜሽን አፈጻጸም በብቃት ተሻሽሏል። በ 1600 ዲግሪ ሴንቲ ግሬድ ውስጥ ለ 4 ሰአታት ከተጣበቀ በኋላ ወደ ሲሲ በጣም ቅርብ የሆነ ለውጥ ተገኝቷል, የመጨረሻው የኦክስጂን ይዘት 0.12% ብቻ ነው, ይህም አንድ-ደረጃ ከፍተኛ ንፅህና እና ውስብስብ መዋቅር ያለው የሲሲ ሴራሚክ ያለ ቅድመ-oxidation ወይም ቅድመ-ሰርጎ መግባት ደረጃዎችን መፍጠር ያስችላል.

የሕትመት አወቃቀሩን እና የማጣቀሚያውን ሂደት የሚያሳይ መግለጫ. የናሙናው ገጽታ በ (A) 25 ° ሴ, ፒሮሊሲስ በ (B) 1000 ° ሴ, እና በ (C) 1600 ዲግሪ ሴንቲ ግሬድ በማድረቅ የናሙናው ገጽታ.

ፎቶሰንሲቭ ሲ₃N₄ የሴራሚክ slurries ለስቴሪዮሊቶግራፊ 3D ህትመት በመንደፍ እና ዳይዲንግ-ፕሪዚንቲንግ እና ከፍተኛ ሙቀት የእርጅና ሂደቶችን በመቅጠር፣ ሲ₃N₄ ሴራሚክስ በ93.3% ቲዎሬቲካል ጥግግት፣ 279.8 MPa flexural.5 ጥንካሬ እና የመሸከም አቅም። ተዘጋጅተው ነበር። ጥናቶች እንዳረጋገጡት በ45 ቮል.% ጠንካራ ይዘት እና በ10 ሰከንድ የተጋላጭነት ጊዜ፣ ባለአንድ ሽፋን አረንጓዴ አካላት IT77-ደረጃ የማከም ትክክለኛነት ሊገኙ ይችላሉ። 0.1°C/ደቂቃ የሙቀት መጠን ያለው ዝቅተኛ የሙቀት መጠን የመለየት ሂደት ከስንጥቅ ነፃ የሆኑ አረንጓዴ አካላትን ለማምረት ረድቷል።

በስቲሪዮሊቶግራፊ ውስጥ የመጨረሻውን አፈፃፀም ላይ ተጽዕኖ የሚያሳድር ቁልፍ እርምጃ ነው። ጥናቶች እንደሚያሳዩት የሲንቴሪንግ እርዳታዎችን መጨመር የሴራሚክ ጥግግት እና የሜካኒካል ባህሪያትን በተሳካ ሁኔታ ማሻሻል ይችላል. ሴኦ₂ን እንደ ማቃጠያ እርዳታ እና በኤሌክትሪክ መስክ የታገዘ የሲንቴሪንግ ቴክኖሎጂን በመጠቀም ከፍተኛ መጠን ያለው ሲ₃N₄ ሴራሚክስ ለማዘጋጀት፣ CeO₂ በእህል ድንበሮች ላይ በመለየት የእህል ወሰን መንሸራተትን እና መወጠርን በማስተዋወቅ ተገኝቷል። የተገኙት ሴራሚክስ የቪከርስ ጥንካሬ HV10/10 (1347.9 ± 2.4) እና የ(6.57 ± 0.07) MPa·m¹/² ስብራት ጥንካሬን አሳይተዋል። በMgO–Y₂O₃ እንደ ተጨማሪዎች፣ የሴራሚክ ጥቃቅን መዋቅር ግብረ-ሰዶማዊነት ተሻሽሏል፣ ይህም አፈፃፀሙን በከፍተኛ ደረጃ አሳደገ። በጠቅላላው የዶፒንግ ደረጃ 8 wt.%፣ ተለዋዋጭ ጥንካሬ እና የሙቀት መጠን 915.54 MPa እና 59.58 W·m⁻¹·K⁻¹ እንደቅደም ተከተላቸው።

VI. ማጠቃለያ

በማጠቃለያው፣ ከፍተኛ ንፅህና ያለው የሲሊኮን ካርቦዳይድ (ሲሲ) ሴራሚክስ፣ እንደ ድንቅ የምህንድስና ሴራሚክ ማቴሪያል፣ በሴሚኮንዳክተሮች፣ በኤሮስፔስ እና እጅግ በጣም ምቹ በሆኑ መሳሪያዎች ላይ ሰፊ የትግበራ ተስፋዎችን አሳይቷል። ይህ ጽሁፍ ለከፍተኛ ንፅህና የሲሲሲ ሴራሚክስ አምስት የተለመዱ የመሰናዶ መንገዶችን—recrystallization sintering፣ pressureless sintering፣ hot pressing፣ spark plasma sintering እና additive ማምረቻ—በማጠናቀቂያ ስልቶቻቸው፣ ቁልፍ መለኪያ ማሻሻያ፣ የቁሳቁስ አፈጻጸም እና ጥቅማጥቅሞች እና ገደቦች ላይ በዝርዝር ተወያይቷል።

ከፍተኛ ንፅህናን, ከፍተኛ ጥንካሬን, ውስብስብ መዋቅሮችን እና የኢንዱስትሪ አዋጭነትን ከማሳካት አንጻር የተለያዩ ሂደቶች እያንዳንዳቸው ልዩ ባህሪያት እንዳላቸው ግልጽ ነው. ተጨማሪ የማኑፋክቸሪንግ ቴክኖሎጂ በተለይ ውስብስብ ቅርጽ ያላቸው እና ብጁ አካላትን በማምረት ረገድ ጠንካራ አቅም አሳይቷል፣ እንደ ስቴሪዮሊቶግራፊ እና ቢንደር ጄቲንግ ባሉ ንዑስ መስኮች የተገኙ ግኝቶች ለከፍተኛ ንፅህና የሲሲ ሴራሚክ ዝግጅት አስፈላጊ የእድገት አቅጣጫ አድርገውታል።

በከፍተኛ ንፅህና የሲሲሲ ሴራሚክ ዝግጅት ላይ የወደፊት ምርምር በጥልቀት መመርመር, ከላቦራቶሪ-ልኬት ወደ ትልቅ, በጣም አስተማማኝ የምህንድስና አፕሊኬሽኖች ሽግግርን በማስተዋወቅ ለከፍተኛ-ደረጃ መሳሪያዎች ማምረቻ እና ለቀጣይ ትውልድ የመረጃ ቴክኖሎጂዎች ወሳኝ የቁሳቁስ ድጋፍ ይሰጣል.

XKH ከፍተኛ አፈጻጸም ያላቸውን የሴራሚክ ቁሳቁሶችን በምርምር እና በማምረት ላይ ያተኮረ ከፍተኛ የቴክኖሎጂ ድርጅት ነው። ለደንበኞች የተበጁ መፍትሄዎችን በከፍተኛ ንፅህና በሲሊኮን ካርቦይድ (ሲሲ) ሴራሚክስ ለማቅረብ ተወስኗል። ኩባንያው የላቁ የቁሳቁስ ዝግጅት ቴክኖሎጂዎች እና ትክክለኛ የማቀነባበር ችሎታዎች አሉት። የእሱ ንግድ የሴሚኮንዳክተር ፣ አዲስ ኢነርጂ ፣ ኤሮስፔስ እና ሌሎች መስኮች ከፍተኛ አፈፃፀም ላላቸው የሴራሚክ ክፍሎች ጥብቅ መስፈርቶችን በማሟላት የከፍተኛ ንፅህና ሲሲ ሴራሚክስ ምርምርን፣ ምርትን፣ ትክክለኛ ሂደትን እና የገጽታ ህክምናን ያጠቃልላል። የጎለመሱ የማጣቀሚያ ሂደቶችን እና ተጨማሪ የማምረቻ ቴክኖሎጂዎችን በመጠቀም ለደንበኞች ከቁሳቁስ ቀመር ማመቻቸት ፣ ውስብስብ መዋቅር ምስረታ እስከ ትክክለኛ ሂደት ድረስ ፣ ምርቶቹ እጅግ በጣም ጥሩ የሜካኒካል ባህሪዎች ፣ የሙቀት መረጋጋት እና የዝገት የመቋቋም ችሎታ ያላቸው መሆናቸውን ማረጋገጥ ለደንበኞች አንድ ማቆሚያ አገልግሎት ልንሰጥ እንችላለን ።