ከፍተኛ ንፁህ የሲሊኮን ካርቦይድ (SiC) ሴራሚክስ በሴሚኮንዳክተር፣ በኤሮስፔስ እና በኬሚካል ኢንዱስትሪዎች ውስጥ ለሚገኙ ወሳኝ ክፍሎች ተስማሚ ቁሳቁሶች ሆነው ብቅ ብለዋል። ለከፍተኛ አፈጻጸም፣ ዝቅተኛ ብክለት ላላቸው የሴራሚክ መሳሪያዎች ፍላጎቶች እየጨመረ በመምጣቱ፣ ለከፍተኛ ንፁህ የSiC ሴራሚክስ ቀልጣፋ እና ሊሰፋ የሚችል የዝግጅት ቴክኖሎጂዎች ልማት ዓለም አቀፍ የምርምር ትኩረት ሆኗል። ይህ ጽሑፍ ለከፍተኛ ንፁህ የSiC ሴራሚክስ የአሁኑን ዋና ዋና የዝግጅት ዘዴዎችን በስርዓት ይገመግማል፣ ይህም እንደገና የማደስ ዘዴ፣ ግፊት የሌለው ሲንቴሪንግ (PS)፣ ትኩስ ፕሬሲንግ (HP)፣ የስፓርክ ፕላዝማ ሲንቴሪንግ (SPS) እና ተጨማሪ ማኑፋክቸሪንግ (AM)ን ጨምሮ፣ የሲንቴሪንግ ዘዴዎችን፣ ቁልፍ መለኪያዎችን፣ የቁሳቁስ ባህሪያትን እና የእያንዳንዱ ሂደት ነባር ተግዳሮቶችን በመወያየት ላይ አፅንዖት ይሰጣል።
በወታደራዊ እና በኢንጂነሪንግ መስኮች የሲሲ ሴራሚክስ አተገባበር
በአሁኑ ጊዜ ከፍተኛ ንፅህና ያላቸው የሲሲ ሴራሚክ ክፍሎች በሲሊኮን ዋፈር ማምረቻ መሳሪያዎች ውስጥ በስፋት ጥቅም ላይ ይውላሉ፣ እንደ ኦክሲዴሽን፣ ሊቶግራፊ፣ ኢቺንግ እና አዮን ኢምፕላንቴሽን ባሉ ዋና ዋና ሂደቶች ውስጥ ይሳተፋሉ። የዋፈር ቴክኖሎጂ እድገት ጋር፣ የዋፈር መጠኖች መጨመር ጉልህ አዝማሚያ ሆኗል። የአሁኑ ዋና ዋና የዋፈር መጠን 300 ሚሜ ሲሆን ይህም በወጪ እና በምርት አቅም መካከል ጥሩ ሚዛን አስገኝቷል። ሆኖም፣ በሙር ህግ የሚመራ፣ የ450 ሚሜ ዋፈርዎች የጅምላ ምርት አስቀድሞ በአጀንዳው ላይ ነው። ትላልቅ ዋፈርዎች በተለምዶ መዛባትን እና መበላሸትን ለመቋቋም ከፍተኛ መዋቅራዊ ጥንካሬ ያስፈልጋቸዋል፣ ይህም ለትልቅ መጠን፣ ከፍተኛ ጥንካሬ እና ከፍተኛ ንፅህና ያለው የሲሲ ሴራሚክ ክፍሎች እየጨመረ የመጣውን ፍላጎት የበለጠ ያባብሳል። በቅርብ ዓመታት ውስጥ፣ ተጨማሪ ማምረቻ (3D ህትመት)፣ ምንም አይነት ሻጋታ የማያስፈልገው ፈጣን የፕሮቶታይፕ ቴክኖሎጂ እንደመሆኑ መጠን፣ ውስብስብ የተዋቀሩ የሲሲ ሴራሚክ ክፍሎችን በንብርብር-በንብርብር ግንባታ እና ተለዋዋጭ የዲዛይን አቅሞቹ ምክንያት በመሥራት ረገድ ከፍተኛ አቅም አሳይቷል፣ ይህም ሰፊ ትኩረትን ይስባል።
ይህ ጽሑፍ ለከፍተኛ ንፅህና ላላቸው የሲሲ ሴራሚክስ አምስት የሚወክሉ የዝግጅት ዘዴዎችን በስርዓት ይተነትናል - እንደገና ክሪስታላይዜሽን ሲንተሪንግ፣ ግፊት የሌለው ሲንተሪንግ፣ ሆት ፕሬሲንግ፣ ብልጭታ ፕላዝማ ሲንተሪንግ እና ተጨማሪ ማምረቻ - በሲንተሪንግ ዘዴዎቻቸው፣ የሂደት ማመቻቸት ስልቶች፣ የቁሳቁስ አፈጻጸም ባህሪያት እና የኢንዱስትሪ አተገባበር ተስፋዎች ላይ ያተኩራል።
ከፍተኛ ንፁህ የሲሊኮን ካርቦይድ ጥሬ ዕቃዎች መስፈርቶች
I. እንደገና ጥቅም ላይ ማዋል ሲንተሪንግ
እንደገና የተቀላቀለ ሲሊከን ካርቦይድ (RSiC) ከፍተኛ ንፁህ የሆነ የሲሲ ቁሳቁስ ሲሆን ያለ ማቃጠል የሚዘጋጅ ሲሆን ይህም ከ2100-2500°ሴ ባለው ከፍተኛ የሙቀት መጠን ነው። ፍሬድሪክሰን በ19ኛው ክፍለ ዘመን መጨረሻ ላይ እንደገና የተቀላቀለበትን ክስተት ለመጀመሪያ ጊዜ ካገኘበት ጊዜ ጀምሮ፣ RSiC በንጹህ የእህል ወሰኖቹ እና የመስታወት ደረጃዎች እና ቆሻሻዎች ባለመኖራቸው ምክንያት ከፍተኛ ትኩረት አግኝቷል። በከፍተኛ የሙቀት መጠን፣ SiC በአንጻራዊ ሁኔታ ከፍተኛ የእንፋሎት ግፊት ያሳያል፣ እና የማቃጠል ዘዴው በዋናነት የትነት-ኮደንሴሽን ሂደትን ያካትታል፡ ጥቃቅን እህሎች ይተንና እንደገና በትላልቅ እህሎች ወለል ላይ ይቀመጣሉ፣ የአንገት እድገትን ያበረታታሉ እና በእህል መካከል ቀጥተኛ ትስስር ይፈጥራሉ፣ በዚህም የቁሳቁስ ጥንካሬን ይጨምራሉ።
እ.ኤ.አ. በ1990፣ ክሪጌስማን በ2200°ሴ ላይ የሚንሸራተት ቀረጻን በመጠቀም አንጻራዊ ጥግግት 79.1% የሆነውን RSiC አዘጋጀ፣ መስቀለኛ ክፍሉ ከሻካራ እህሎች እና ቀዳዳዎች የተዋቀረ ማይክሮ መዋቅር ያሳያል። በመቀጠልም፣ ዪ እና ሌሎች አረንጓዴ አካላትን ለማዘጋጀት የጄል ቀረጻን ተጠቅመው በ2450°ሴ ውስጥ በማቅለጥ 2.53 ግ/ሴሜ³ እና 55.4 MPa የመተጣጠፍ ጥንካሬ ያላቸውን የRSiC ሴራሚክስ አገኙ።
የ RSiC የ SEM ስብራት ወለል
ከጥግ ...
ጉዎ እና ሌሎችም የ RSiCን ጥግግት የበለጠ ለማሻሻል የፖሊመር ሰርጎ መግባት እና ፒሮሊሲስ (PIP) ቴክኖሎጂን ለብዙ የ RSiC ሕክምናዎች ተጠቅመዋል። ከ3-6 የ PIP ዑደቶች በኋላ የ PCS/xylene መፍትሄዎችን እና SiC/PCS/xylene slurriesን እንደ ሰርጎ ገብ በመጠቀም የ RSiC ጥግግት ከመለጠጥ ጥንካሬው ጋር በእጅጉ ተሻሽሏል (እስከ 2.90 ግ/cm³)። በተጨማሪም፣ PIP እና ዳግም ክራይስታላይዜሽንን የሚያጣምር የዑደት ስትራቴጂ አቅርበዋል፡ በ1400°ሴ ፒሮሊሲስ ከዚያም በ2400°ሴ እንደገና ክራይስታላይዜሽን፣ የንጥረ ነገሮች እገዳዎችን ውጤታማ በሆነ መንገድ በማጽዳት እና ቀዳዳን በመቀነስ። የመጨረሻው የ RSiC ቁሳቁስ 2.99 ግ/cm³ ጥግግት እና 162.3 MPa የመተጣጠፍ ጥንካሬን አስመዝግቧል፣ ይህም አስደናቂ አጠቃላይ አፈጻጸም አሳይቷል።
ከፖሊመር ኢምፕሬግናሽን እና ፒሮሊሲስ (PIP)-ሪክሪስታላይዜሽን ዑደቶች በኋላ የተወለወለ RSiC የማይክሮስትራክቸር ዝግመተ ለውጥ የSEM ምስሎች፡ የመጀመሪያ RSiC (A)፣ ከመጀመሪያው PIP-ሪክሪስታላይዜሽን ዑደት (B) በኋላ እና ከሶስተኛው ዑደት በኋላ (C)
II. ግፊት የሌለው ሲንተርኒንግ
ግፊት-አልባ ሲንተሪድ ሲሊከን ካርቦይድ (ሲሲ) ሴራሚክስ በተለምዶ የሚዘጋጀው ከፍተኛ ንፁህ፣ እጅግ በጣም ጥሩ የሲሲ ዱቄትን እንደ ጥሬ እቃ በመጠቀም ሲሆን አነስተኛ መጠን ያላቸው የሲንተሪንግ መርጃዎች ተጨምረው በ1800-2150°ሴ ባለው አየር ውስጥ ወይም በቫክዩም ውስጥ ሲንተሪንግ ይደረጋል። ይህ ዘዴ ትልቅ መጠን ያላቸውን እና ውስብስብ የሆኑ የሴራሚክ ክፍሎችን ለማምረት ተስማሚ ነው። ሆኖም፣ ሲሲ በዋናነት በኮቫለንታይን የተሳሰረ ስለሆነ፣ የራስ-ስርጭት ኮፊሸንት እጅግ በጣም ዝቅተኛ ሲሆን የሲንተሪንግ መርጃዎችን ሳይጨምር የጥግግት አስቸጋሪ ያደርገዋል።
በሲንተሪንግ ዘዴው ላይ በመመስረት፣ ግፊት የሌለው ሲንተሪንግ በሁለት ምድቦች ሊከፈል ይችላል፡ ግፊት የሌለው ፈሳሽ-ደረጃ ሲንተሪንግ (PLS-SiC) እና ግፊት የሌለው ጠንካራ-ሁኔታ ሲንተሪንግ (PSS-SiC)።
1.1 PLS-SiC (ፈሳሽ-ደረጃ ሲንተሪንግ)
PLS-SiC በተለምዶ ከ2000°ሴ በታች ባለው የሙቀት መጠን 10 wt.% የሚጠጋ የኢውቴክቲክ ሲንተሪንግ መርጃዎችን (እንደ Al₂O₃፣ CaO፣ MgO፣ TiO₂ እና ብርቅዬ ምድር ኦክሳይድ RE₂O₃ ያሉ) በመጨመር ይፈሳል፤ ይህም የንጥረ ነገር ዳግም ማስተካከያ እና የጅምላ ሽግግርን በማበረታታት ጥግግት ለማግኘት ያስችላል። ይህ ሂደት ለኢንዱስትሪ ደረጃ ላላቸው የሲሲ ሴራሚክስ ተስማሚ ነው፣ ነገር ግን በፈሳሽ-ደረጃ ሲንተሪንግ ከፍተኛ ንፅህና ያለው ሲሲ እንደተገኘ የሚገልጹ ሪፖርቶች የሉም።
1.2 PSS-SiC (ጠንካራ-ስቴት ሲንተሪንግ)
PSS-SiC ከ2000°ሴ በላይ ባለው የሙቀት መጠን የጠጣር-ስቴት ጥግሲኬሽንን ያካትታል፤ በግምት 1 wt.% ተጨማሪዎች አሉት። ይህ ሂደት በዋናነት የተመሰረተው በከፍተኛ ሙቀት በሚመነጨው የአቶሚክ ስርጭት እና የእህል ዳግም ማዋቀር ላይ ሲሆን ይህም የገጽታ ኃይልን ለመቀነስ እና ጥግሲኬሽን ለማግኘት ይረዳል። የBC (ቦሮን-ካርቦን) ስርዓት የእህል ወሰን ኃይልን ለመቀነስ እና SiO₂ን ከSiC ወለል ላይ ለማስወገድ የተለመደ ተጨማሪ ጥምረት ነው። ሆኖም፣ ባህላዊ የBC ተጨማሪዎች ብዙውን ጊዜ የተረፈ ቆሻሻን ያስተዋውቃሉ፣ ይህም የSiC ንፅህናን ይቀንሳል።
ተጨማሪ ይዘትን (B 0.4 wt.%፣ C 1.8 wt.%) በመቆጣጠር እና ለ0.5 ሰዓታት በ2150°ሴ በማጣራት፣ ከፍተኛ ንፅህና ያላቸው የSiC ሴራሚክስ 99.6 wt.% ንፁህ እና 98.4% አንጻራዊ ጥግግት አግኝተዋል። ማይክሮስትራክቸሩ አምድ ያላቸው እህሎች (አንዳንዶቹ ከ450 µm በላይ ርዝመት ያላቸው)፣ በእህል ወሰኖች ላይ ጥቃቅን ቀዳዳዎች እና በእህል ውስጥ የግራፋይት ቅንጣቶችን አሳይተዋል። ሴራሚክዎቹ 443 ± 27 MPa የመተጣጠፍ ጥንካሬ፣ 420 ± 1 GPa የመለጠጥ ሞዱለስ እና እስከ 600°ሴ ባለው የክፍል ሙቀት ክልል ውስጥ 3.84 × 10⁻⁶ K⁻¹ የሙቀት ማስፋፊያ ኮፊሸንት አሳይተዋል፣ ይህም እጅግ በጣም ጥሩ አጠቃላይ አፈፃፀም አሳይቷል።
የPSS-SiC ማይክሮ መዋቅር፡ (ሀ) ከተጣራ በኋላ የSEM ምስል እና የNaOH መቅረጽ፤ (BD) ከተጣራ በኋላ እና ከተቀረጸ በኋላ የBSD ምስሎች
III. ሆት ፕሬሲንግ ሲንተርኒንግ
ሆት ፕሬንግ (HP) ሲንተሪንግ በከፍተኛ ሙቀት እና ከፍተኛ ግፊት ሁኔታዎች ውስጥ በዱቄት ቁሳቁሶች ላይ የሙቀት እና የአንድዮሽ ግፊትን በአንድ ጊዜ የሚተገብር የጥግት ቴክኒክ ነው። ከፍተኛ ግፊት የቀዳዳ መፈጠርን በእጅጉ የሚገታ እና የእህል እድገትን የሚገድብ ሲሆን፣ ከፍተኛ ሙቀት ደግሞ የእህል ውህደትን እና ጥቅጥቅ ያሉ መዋቅሮችን መፈጠርን ያበረታታል፣ በመጨረሻም ከፍተኛ ጥግግት ያለው እና ከፍተኛ ንፁህ የሆነ የሲሲ ሴራሚክስ ይፈጥራል። የመጫን አቅጣጫዊ ባህሪ ስላለው፣ ይህ ሂደት የእህል አኒሶትሮፒን ያስከትላል፣ ይህም ሜካኒካል እና የአለባበስ ባህሪያትን ይነካል።
ንፁህ የሲሲ ሴራሚክስ ያለ ተጨማሪዎች ለማዋሃድ አስቸጋሪ ነው፣ ይህም እጅግ በጣም ከፍተኛ ግፊት ያለው ሲንቴሪንግ ይጠይቃል። ናዴው እና ሌሎችም በ2500°ሴ እና 5000 MPa ላይ ተጨማሪዎች ሳይኖሩ ሙሉ በሙሉ ጥቅጥቅ ያለ ሲሲ በተሳካ ሁኔታ አዘጋጅተዋል፤ ሰን እና ሌሎችም በ25 ጂፒኤ እና 1400°ሴ እስከ 41.5 ጂፒኤ የሆነ የቪከርስ ጥንካሬ ያለው የβ-SiC የጅምላ ቁሳቁሶችን አግኝተዋል። 4 ጂፒኤ ግፊት በመጠቀም፣ በግምት 98% እና 99% አንጻራዊ ጥግግት ያላቸው የሲሲ ሴራሚክስ፣ 35 ጂፒኤ ጥንካሬ እና 450 ጂፒኤ የመለጠጥ ሞዱለስ በቅደም ተከተል በ1500°ሴ እና 1900°ሴ ተዘጋጅተዋል። በ5 ጂፒኤ እና 1500°ሴ ላይ ማይክሮን መጠን ያለው የሲሲ ዱቄት በማጣራት 31.3 ጂፒኤ ጥንካሬ እና 98.4% አንጻራዊ ጥግግት ያላቸው ሴራሚክስ አስገኝተዋል።
ምንም እንኳን እነዚህ ውጤቶች እጅግ በጣም ከፍተኛ ግፊት ተጨማሪ-ነጻ ጥግሲፊኬሽን ሊያመጣ እንደሚችል ቢያሳዩም፣ የሚያስፈልጉት መሳሪያዎች ውስብስብነት እና ከፍተኛ ወጪ የኢንዱስትሪ አፕሊኬሽኖችን ይገድባል። ስለዚህ፣ በተግባራዊ ዝግጅት፣ የመከታተያ ተጨማሪዎች ወይም የዱቄት ቅንጣቶች ብዙውን ጊዜ የሲንቴሪን የመንዳት ኃይልን ለማሻሻል ያገለግላሉ።
4 wt.% የፊኖሊክ ሙጫ እንደ ተጨማሪ እና በ2350°ሴ እና 50 MPa ላይ ሲንቴሪንግ በመጨመር፣ የ92% የጥግነት መጠን እና የ99.998% ንፅህና ያላቸው የሲሲ ሴራሚኮች ተገኝተዋል። ዝቅተኛ የተጨማሪ መጠን (ቦሪክ አሲድ እና ዲ-ፍሩክቶስ) እና በ2050°ሴ እና 40 MPa ሲንቴሪንግ በመጠቀም፣ ከፍተኛ ንጽህና ያለው ሲሲሲ በአንጻራዊነት ጥግግት >99.5% እና የቀረው የቢ ይዘት 556 ppm ብቻ ተዘጋጅቷል። የSEM ምስሎች እንደሚያሳዩት ግፊት ከሌለባቸው ሲንቴሪንግ ናሙናዎች ጋር ሲነጻጸር፣ በሙቅ የተጫኑ ናሙናዎች ትናንሽ እህሎች፣ ጥቂት ቀዳዳዎች እና ከፍተኛ ጥግግት ነበራቸው። የመተጣጠፍ ጥንካሬ 453.7 ± 44.9 MPa ነበር፣ እና የመለጠጥ ሞዱሉስ 444.3 ± 1.1 GPa ላይ ደርሰዋል።
የማከማቻ ጊዜውን በ1900°ሴ በማራዘም የእህል መጠን ከ1.5 μm ወደ 1.8 μm ጨምሯል፣ የሙቀት ማስተላለፊያ ደግሞ ከ155 ወደ 167 W·m⁻¹·K⁻¹ ተሻሽሏል፣ የፕላዝማ ዝገት መቋቋምንም ያሻሽላል።
በ1850°ሴ እና 30 MPa ባለው የሙቀት መጠን፣ የተከተፈ እና የተከተፈ የሲሲ ዱቄት በፍጥነት እና በፍጥነት የሚጫን እና ያለምንም ተጨማሪዎች ሙሉ በሙሉ ጥቅጥቅ ያለ የβ-SiC ሴራሚክስ አስገኝቷል፣ ይህም 3.2 ግ/ሴሜ³ ጥግግት እና የሲንቴሪንግ ሙቀት ከባህላዊ ሂደቶች ያነሰ 150–200°ሴ ነው። ሴራሚክዎቹ 2729 GPa ጥንካሬ፣ የስብራት ጥንካሬ 5.25–5.30 MPa·m^1/2 እና እጅግ በጣም ጥሩ የመንሸራተት መቋቋም (የመንሸራተት መጠኖች 9.9 × 10⁻¹⁰ s⁻¹ እና 3.8 × 10⁻⁹ s⁻¹ በ1400°ሴ/1450°ሴ እና 100 MPa) አሳይተዋል።
(ሀ) የተወለወለ ገጽ የSEM ምስል፤ (ለ) የተሰበረው ገጽ የSEM ምስል፤ (C፣ D) የተወለወለ ገጽ የBSD ምስል
በፓይዞኤሌክትሪክ ሴራሚክስ ላይ በተደረገ የ3-ልኬት ህትመት ጥናት፣ የሴራሚክ ዝቃጭ፣ ቅርፅን እና አፈፃፀምን የሚነካ ዋና ምክንያት እንደመሆኑ መጠን፣ በአገር ውስጥም ሆነ በዓለም አቀፍ ደረጃ ቁልፍ ትኩረት ሆኗል። በአሁኑ ጊዜ የተደረጉ ጥናቶች በአጠቃላይ እንደ የዱቄት ቅንጣት መጠን፣ የዝቃጭ viscosity እና ጠንካራ ይዘት ያሉ መለኪያዎች የመጨረሻውን ምርት የመፍጠር ጥራት እና የፓይዞኤሌክትሪክ ባህሪያትን በእጅጉ እንደሚነኩ ያመለክታሉ።
ጥናቶች እንደሚያሳዩት በማይክሮን፣ በንዑስ ማይክሮን እና በናኖ መጠን ባላቸው የባሪየም ቲታኔት ዱቄቶች የተዘጋጁ የሴራሚክ ሉረሪዎች በስቴሪዮሊቶግራፊ (ለምሳሌ፣ LCD-SLA) ሂደቶች ላይ ከፍተኛ ልዩነቶችን ያሳያሉ። የቅንጣት መጠን እየቀነሰ ሲሄድ፣ የሉረሪ viscosity በከፍተኛ ሁኔታ ይጨምራል፣ ናኖ መጠን ያላቸው ዱቄቶች በቢሊዮን የሚቆጠሩ mPa·s የሚደርሱ viscosities ያላቸው ሉረሮችን ያመነጫሉ። በማይክሮን መጠን ያላቸው ዱቄቶች በህትመት ወቅት ለዲላሚኔሽን እና ለመላጥ የተጋለጡ ሲሆኑ፣ ንዑስ ማይክሮን እና ናኖ መጠን ያላቸው ዱቄቶች ደግሞ የበለጠ የተረጋጋ የመፍጠር ባህሪ ያሳያሉ። ከፍተኛ የሙቀት መጠን ሲንቴሪንግ ከተደረገ በኋላ የተገኙት የሴራሚክ ናሙናዎች 5.44 ግ/ሴሜ³ ጥግግት፣ በግምት 200 pC/N የሆነ የፒኢዞኤሌክትሪክ ኮፊሸንት (d₃₃) እና ዝቅተኛ የኪሳራ ምክንያቶችን አግኝተዋል፣ ይህም እጅግ በጣም ጥሩ የኤሌክትሮሜካኒካል ምላሽ ባህሪያትን ያሳያል።
በተጨማሪም፣ በማይክሮ-ስቴሪዮሊቶግራፊ ሂደቶች ውስጥ፣ የPZT አይነት ንጣፎችን (ለምሳሌ፣ 75 wt.%) ጠጣር ይዘት ማስተካከል 7.35 ግ/ሴሜ³ የሆነ የሲንተሬትድ አካላትን በመያዝ በፖሊንግ ኤሌክትሪክ መስኮች ስር እስከ 600 pC/N የሚደርስ የፒኢዞኤሌክትሪክ ቋሚ ውጤት አስገኝቷል። በማይክሮ-ልኬት ዲስፎርሜሽን ካሳ ላይ የተደረገው ጥናት የቅርጽ ትክክለኛነትን በእጅጉ አሻሽሎታል፣ የጂኦሜትሪክ ትክክለኛነትን እስከ 80% አሳድጓል።
በPMN-PT ፒኢዞኤሌክትሪክ ሴራሚክስ ላይ የተደረገ ሌላ ጥናት እንዳመለከተው ጠጣር ይዘት የሴራሚክ መዋቅርን እና የኤሌክትሪክ ባህሪያትን በእጅጉ ይነካል። በ80 wt.% የጠጣር ይዘት፣ ተረፈ ምርቶች በሴራሚክስ ውስጥ በቀላሉ ይታያሉ፤ ጠጣር ይዘት ወደ 82 wt.% እና ከዚያ በላይ ሲጨምር፣ ተረፈ ምርቶች ቀስ በቀስ ጠፉ፣ እና የሴራሚክ አወቃቀሩ የበለጠ ንፁህ ሆነ፣ ይህም በከፍተኛ ሁኔታ የተሻሻለ አፈጻጸም አለው። በ82 wt.%፣ ሴራሚክስ ጥሩ የኤሌክትሪክ ባህሪያትን አሳይቷል፡ የ730 pC/N ፒኢዞኤሌክትሪክ ቋሚ፣ የ7226 አንጻራዊ ፈቃድ እና የ0.07 ብቻ ዳይኤሌክትሪክ ኪሳራ።
ባጭሩ፣ የሴራሚክ ዝቃጭ ቅንጣቶች የቅንጣት መጠን፣ ጠንካራ ይዘት እና የሪዮሎጂካል ባህሪያት የህትመት ሂደቱን መረጋጋት እና ትክክለኛነት ላይ ብቻ ሳይሆን የሲንተሬትድ አካላትን ጥግግት እና የፒኢዞኤሌክትሪክ ምላሽ በቀጥታ ይወስናሉ፣ ይህም ከፍተኛ አፈጻጸም ያላቸውን ባለ 3-ልኬት ህትመት ፒኢዞኤሌክትሪክ ሴራሚክስ ለማግኘት ቁልፍ መለኪያዎች ያደርጋቸዋል።
የ BT/UV ናሙናዎችን የ LCD-SLA 3D ህትመት ዋና ሂደት
የተለያዩ ጠንካራ ይዘቶች ያላቸው የPMN-PT ሴራሚክስ ባህሪያት
IV. ስፓርክ ፕላዝማ ሲንተሪንግ
የስፓርክ ፕላዝማ ሲንቴሪንግ (SPS) በዱቄቶች ላይ በአንድ ጊዜ የሚተገበር የ pulsed current እና ሜካኒካል ግፊትን የሚጠቀም የላቀ የሲንቴሪንግ ቴክኖሎጂ ሲሆን ፈጣን ጥግግት ለማግኘት በዱቄቶች ላይ የሚተገበር pulsed current እና ሜካኒካል ግፊትን ይጠቀማል። በዚህ ሂደት፣ ጅረት ሻጋታውን እና ዱቄቱን በቀጥታ ያሞቃል፣ የጁል ሙቀት እና ፕላዝማ ይፈጥራል፣ ይህም በአጭር ጊዜ ውስጥ ውጤታማ የሆነ ሲንቴሪንግ እንዲኖር ያስችላል (በተለምዶ በ10 ደቂቃዎች ውስጥ)። ፈጣን ማሞቂያ የገጽታ ስርጭትን ያበረታታል፣ የብልጭታ መፍሰስ ደግሞ የተዋሃዱ ጋዞችን እና ኦክሳይድ ንብርብሮችን ከዱቄት ገጽታዎች ለማስወገድ ይረዳል፣ ይህም የሲንቴሪንግ አፈፃፀምን ያሻሽላል። በኤሌክትሮማግኔቲክ መስኮች የሚፈጠረው የኤሌክትሮሚዚሽን ውጤት የአቶሚክ ስርጭትን ያሻሽላል።
ከባህላዊው የሆት ፕሬንግ ጋር ሲነጻጸር፣ SPS የበለጠ ቀጥተኛ ማሞቂያ ይጠቀማል፣ ይህም በዝቅተኛ የሙቀት መጠን ጥግግትን ያስችላል፣ የእህል እድገትን ውጤታማ በሆነ መንገድ የሚገታ ሲሆን ጥቃቅን እና ወጥ የሆኑ ጥቃቅን መዋቅሮችን ለማግኘት ይረዳል። ለምሳሌ፡
- ተጨማሪዎች ሳይኖሩ፣ የተፈጨ የሲሲ ዱቄትን እንደ ጥሬ እቃ በመጠቀም፣ በ2100°ሴ እና በ70 MPa ለ30 ደቂቃዎች በማጣራት 98% አንጻራዊ ጥግግት ያላቸው ናሙናዎችን አስገኝቷል።
- በ1700°ሴ እና በ40 MPa ለ10 ደቂቃዎች ሲንተሪንግ 98% ጥግግት ያለው እና የእህል መጠን ከ30-50 nm ብቻ የሆነ ኩቢክ ሲሲ (Sintering) ያመርታል።
- 80 µm የጥራጥሬ SiC ዱቄት እና በ1860°ሴ እና 50 MPa ለ5 ደቂቃዎች መጠቀም 98.5% አንጻራዊ ጥግግት ያላቸው ከፍተኛ አፈጻጸም ያላቸው የሲሲ ሴራሚኮች፣ 28.5 GPa የቪከርስ ማይክሮሃይድነት፣ 395 MPa የመተጣጠፍ ጥንካሬ እና 4.5 MPa የስብራት ጥንካሬን አስገኝቷል።
ማይክሮስትራክቸራል ትንተና እንደሚያሳየው የሲንቴሪንግ ሙቀት ከ1600°ሴ ወደ 1860°ሴ ሲጨምር፣ የቁሳቁስ ቀዳዳ በከፍተኛ ሁኔታ ቀንሷል፣ በከፍተኛ ሙቀት ደግሞ ወደ ሙሉ ጥግግት እየተቃረበ ነው።
በተለያዩ የሙቀት መጠኖች የተፈጩ የሲሲ ሴራሚክስ ማይክሮ መዋቅር፡ (A) 1600°ሴ፣ (B) 1700°ሴ፣ (C) 1790°ሴ እና (D) 1860°ሴ
ቪ. ተጨማሪ ማኑፋክቸሪንግ
ተጨማሪ ማኑፋክቸሪንግ (AM) በቅርቡ በንብርብር-በንብርብር የግንባታ ሂደቱ ምክንያት ውስብስብ የሴራሚክ ክፍሎችን በማምረት ረገድ ከፍተኛ አቅም አሳይቷል። ለሲሲ ሴራሚክስ፣ በርካታ የኤኤም ቴክኖሎጂዎች ተዘጋጅተዋል፣ ከእነዚህም መካከል ማያያዣ ጄቲንግ (BJ)፣ 3DP፣ መራጭ ሌዘር ሲንተሪንግ (SLS)፣ ቀጥተኛ ቀለም መጻፍ (DIW) እና ስቴሪዮሊቶግራፊ (SL፣ DLP) ይገኙበታል። ሆኖም፣ 3DP እና DIW ዝቅተኛ ትክክለኛነት አላቸው፣ SLS ደግሞ የሙቀት ጭንቀትን እና ስንጥቆችን ያስከትላል። በተቃራኒው፣ BJ እና SL ከፍተኛ ንፅህናን፣ ከፍተኛ ትክክለኛነትን ያላቸውን ውስብስብ ሴራሚክስ በማምረት ረገድ የበለጠ ጥቅሞችን ይሰጣሉ።
- ቢንደር ጄቲንግ (ቢጄ)
የቢጄ ቴክኖሎጂ የማሰሪያውን ከቦንድ ዱቄት ጋር በደረጃ በደረጃ መርጨትን ያካትታል፣ ከዚያም የመጨረሻውን የሴራሚክ ምርት ለማግኘት ማሰሪያውን ማፍረስ እና ማፍረስን ያካትታል። BJን ከኬሚካል ትነት ሰርጎ መግባት (CVI) ጋር በማጣመር፣ ከፍተኛ ንፅህና ያለው፣ ሙሉ በሙሉ ክሪስታላይን የሆነ የሲሲ ሴራሚክስ በተሳካ ሁኔታ ተዘጋጅቷል። ሂደቱ የሚከተሉትን ያካትታል፡
① የ SiC ሴራሚክ አረንጓዴ አካላትን በ BJ በመጠቀም መፍጠር።
② በ1000°ሴ እና 200 ቶር በCVI በኩል ማጠናከሪያ።
③ የመጨረሻው የሲሲ ሴራሚክ 2.95 ግ/ሴሜ³፣ የሙቀት አማቂነት 37 ዋት/ሜ·ኬ እና የመተጣጠፍ ጥንካሬ 297 MPa ነበረው።
የማጣበቂያ ጄት (ቢጄ) ህትመት ንድፍ ንድፍ። (ሀ) በኮምፒውተር የታገዘ ዲዛይን (CAD) ሞዴል፣ (ለ) የቢጄ መርህ ንድፍ ንድፍ፣ (ሐ) የቢጄ SiC ህትመት፣ (መ) የኬሚካል ትነት ሰርጎ መግባት (CVI) የSiC ጥግግት
- ስቴሪዮሊቶግራፊ (SL)
ኤስኤል እጅግ በጣም ከፍተኛ ትክክለኛነት እና ውስብስብ የሆነ የመዋቅር ማምረቻ ችሎታዎች ያሉት በ UV-ማከሚያ ላይ የተመሰረተ የሴራሚክ ፎርሚንግ ቴክኖሎጂ ነው። ይህ ዘዴ ከፍተኛ ጠንካራ ይዘት እና ዝቅተኛ viscosity ያላቸውን ፎቶሴንሲቲቭ የሴራሚክ ንጣፎችን በመጠቀም በፎቶፖሊመራይዜሽን አማካኝነት ባለ 3-ልኬት ሴራሚክ አረንጓዴ አካላትን ይፈጥራል፣ ከዚያም የመጨረሻውን ምርት ለማግኘት ዲቢንዲንግ እና ከፍተኛ የሙቀት መጠን ያለው ሲንቴሪንግ ይጠቀማል።
35 ቮል.% የሲሲ ሉሪ በመጠቀም፣ ከፍተኛ ጥራት ያላቸው 3D አረንጓዴ አካላት በ405 nm የአልትራቫዮሌት ጨረር ስር ተዘጋጅተው በ800°ሴ እና በፒአይፒ ህክምና በፖሊመር ማቃጠል አማካኝነት የበለጠ ተጠናክረዋል። ውጤቶቹ እንደሚያሳዩት 35 ቮል.% ሉሪ የተዘጋጁ ናሙናዎች አንጻራዊ ጥግግት 84.8% አግኝተዋል፣ ይህም ከ30% እና 40% የቁጥጥር ቡድኖች በልጧል።
የሊፖፊሊክ SiO₂ እና የፊኖሊክ ኤፖክሲ ሙጫ (PEA) ዝቃጩን ለማሻሻል የፎቶፖሊሜራይዜሽን አፈፃፀም ውጤታማ በሆነ መንገድ ተሻሽሏል። በ1600°ሴ ለ4 ሰዓታት ከተበተነ በኋላ፣ ወደ SiC ሙሉ በሙሉ የተቃረበ ልወጣ ተገኝቷል፣ የመጨረሻው የኦክስጅን ይዘት 0.12% ብቻ ሲሆን፣ ይህም ቅድመ-ኦክሳይድ ወይም ቅድመ-ሰርጎ-ገብ ደረጃዎች ሳይኖሩ ከፍተኛ ንፁህ፣ ውስብስብ የተዋቀሩ SiC ሴራሚኮችን አንድ ደረጃ ማምረት አስችሏል።
የህትመት አወቃቀሩ እና የሲንቴሪንግ ሂደቱ ምሳሌ። የናሙናው ገጽታ በ(A) 25°ሴ፣ በ(B) 1000°ሴ ፒሮሊሲስ እና በ(C) 1600°ሴ ሲደርቅ።
ለስቴሪዮሊቶግራፊ 3D ህትመት ፎቶሴንሲቲቭ Si₃N₄ የሴራሚክ ንጣፎችን በመንደፍ እና ዲቢንዲንግ-ፕሪንተሪንግ እና ከፍተኛ የሙቀት መጠን እርጅና ሂደቶችን በመጠቀም፣ 93.3% የቲዎሬቲካል ጥግግት ያላቸው Si₃N₄ ሴራሚኮች፣ 279.8 MPa የመሸከም ጥንካሬ እና 308.5–333.2 MPa የመለዋወጥ ጥንካሬ ያላቸው ሴራሚኮች ተዘጋጅተዋል። ጥናቶች እንዳመለከቱት በ45 ቮል.% ጠንካራ ይዘት እና በ10 ሰከንድ የመጋለጥ ጊዜ ሁኔታዎች ውስጥ፣ የIT77 ደረጃ የማከሚያ ትክክለኛነት ያላቸው ነጠላ-ንብርብር አረንጓዴ አካላት ማግኘት ይቻላል። ዝቅተኛ የሙቀት መጠን ያለው የማከሚያ ሂደት 0.1 °C/ደቂቃ የማሞቂያ ፍጥነት ያለው ስንጥቅ የሌላቸው አረንጓዴ አካላትን ለማምረት ረድቷል።
ሲንተርቲንግ በስቴሪዮሊቶግራፊ የመጨረሻ አፈጻጸምን የሚነካ ቁልፍ እርምጃ ነው። ጥናቶች እንደሚያሳዩት የሲንተርቲንግ መርጃዎችን መጨመር የሴራሚክ ጥግግትን እና ሜካኒካል ባህሪያትን ውጤታማ በሆነ መንገድ ሊያሻሽል ይችላል። ከፍተኛ ጥግግት Si₃N₄ ሴራሚክስ ለማዘጋጀት CeO₂ እንደ ሲንተርቲንግ መርጃ እና በኤሌክትሪክ መስክ የታገዘ የሲንተርቲንግ ቴክኖሎጂ በመጠቀም፣ CeO₂ በእህል ወሰኖች ላይ በመለየት የእህል ወሰን ተንሸራታች እና ጥግግትን ያበረታታል። የተገኙት ሴራሚክስ የቪከርስ የHV10/10 (1347.9 ± 2.4) ጥንካሬ እና የስብራት ጥንካሬ (6.57 ± 0.07) MPa·m¹/² አሳይተዋል። MgO₂O₃ እንደ ተጨማሪዎች፣ የሴራሚክ ማይክሮስትራክቸር ተመሳሳይነት ተሻሽሏል፣ ይህም አፈጻጸምን በእጅጉ አሻሽሏል። በአጠቃላይ 8 wt.% የዶፒንግ ደረጃ፣ የመተጣጠፍ ጥንካሬ እና የሙቀት አማቂነት በቅደም ተከተል 915.54 MPa እና 59.58 W·m⁻¹·K⁻¹ ደርሰዋል።
VI. መደምደሚያ
ባጭሩ፣ ከፍተኛ ንፁህ የሲሊኮን ካርቦይድ (SiC) ሴራሚክስ፣ እንደ ድንቅ የምህንድስና ሴራሚክ ቁሳቁስ፣ በሴሚኮንዳክተሮች፣ በኤሮስፔስ እና በከፍተኛ ሁኔታ ላይ ባሉ መሳሪያዎች ውስጥ ሰፊ የአጠቃቀም ተስፋዎችን አሳይተዋል። ይህ ጽሑፍ ለከፍተኛ ንፁህ የSiC ሴራሚክስ አምስት የተለመዱ የዝግጅት መንገዶችን በስርዓት ተንትኗል - እንደገና ክሪስታላይዜሽን ሲንተሪንግ፣ ግፊት የሌለው ሲንተሪንግ፣ ትኩስ ፕሬሲንግ፣ የስፓርክ ፕላዝማ ሲንተሪንግ እና ተጨማሪ ማምረቻ - ስለ ጥግፊኬሽን ዘዴዎቻቸው፣ ቁልፍ የፓራሜትር ማመቻቸት፣ የቁሳቁስ አፈጻጸም እና የተለያዩ ጥቅሞች እና ገደቦች ዝርዝር ውይይት በማድረግ።
የተለያዩ ሂደቶች ከፍተኛ ንፅህናን፣ ከፍተኛ ጥግግትን፣ ውስብስብ መዋቅሮችን እና የኢንዱስትሪ አዋጭነትን በማምጣት ረገድ ልዩ ባህሪያት እንዳላቸው ግልጽ ነው። በተለይም ተጨማሪ የማኑፋክቸሪንግ ቴክኖሎጂ ውስብስብ ቅርጽ ያላቸውን እና ብጁ ክፍሎችን በመሥራት ረገድ ጠንካራ አቅም አሳይቷል፣ እንደ ስቴሪዮሊቶግራፊ እና ማያያዣ ጄቲንግ ባሉ ንዑስ መስኮች ውስጥ ግኝቶችን በማሳየት ለከፍተኛ ንፅህና SiC የሴራሚክ ዝግጅት አስፈላጊ የልማት አቅጣጫ አድርጎታል።
ከፍተኛ ንፅህና ባለው የሲሲ ሴራሚክ ዝግጅት ላይ የወደፊት ምርምር በጥልቀት መመርመር አለበት፣ ይህም ከላቦራቶሪ ደረጃ ወደ ትልቅ ደረጃ እና እጅግ አስተማማኝ የምህንድስና አፕሊኬሽኖች የሚደረገውን ሽግግር ያበረታታል፣ በዚህም ለከፍተኛ ደረጃ መሳሪያዎች ማምረቻ እና ለቀጣይ ትውልድ የመረጃ ቴክኖሎጂዎች ወሳኝ የቁሳቁስ ድጋፍ ይሰጣል።
XKH ከፍተኛ አፈጻጸም ያላቸውን የሴራሚክ ቁሳቁሶችን በምርምር እና በማምረት ላይ የተካነ ከፍተኛ የቴክኖሎጂ ድርጅት ነው። ለደንበኞች ከፍተኛ ንፅህና ባለው የሲሊኮን ካርቦይድ (SiC) ሴራሚክስ መልክ ብጁ መፍትሄዎችን ለማቅረብ ቁርጠኛ ነው። ኩባንያው የላቁ የቁሳቁስ ዝግጅት ቴክኖሎጂዎችን እና ትክክለኛ የማቀነባበሪያ ችሎታዎችን ይዟል። ንግዱ ከፍተኛ ንፅህና ያላቸውን የሲሲ ሴራሚክስ ምርምር፣ ምርት፣ ትክክለኛ ማቀነባበሪያ እና የገጽታ አያያዝን ያካትታል፣ ይህም ከፍተኛ አፈጻጸም ያላቸውን የሴራሚክ ክፍሎች የሴራሚክ ሴራሚክስ፣ አዲስ ኃይል፣ ኤሮስፔስ እና ሌሎች መስኮች ጥብቅ መስፈርቶችን ያሟላል። የጎለመሱ የሲንቴሪንግ ሂደቶችን እና ተጨማሪ የማምረቻ ቴክኖሎጂዎችን በመጠቀም፣ ከቁሳቁስ ቀመር ማመቻቸት፣ ውስብስብ መዋቅር ምስረታ እስከ ትክክለኛ ሂደት ድረስ ለደንበኞች የአንድ ጊዜ አገልግሎት መስጠት እንችላለን፣ ይህም ምርቶቹ እጅግ በጣም ጥሩ የሜካኒካል ባህሪያት፣ የሙቀት መረጋጋት እና የዝገት መቋቋም እንዲኖራቸው ያረጋግጣል።
የፖስታ ሰዓት፡ ሐምሌ-30-2025