Tha ceirmeag silicon carbide (SiC) àrd-ghlan air nochdadh mar stuthan air leth freagarrach airson co-phàirtean deatamach ann an gnìomhachasan leth-chonnsachaidh, aerospace, agus ceimigeach air sgàth an giùlan teirmeach sònraichte, an seasmhachd cheimigeach, agus an neart meacanaigeach. Le iarrtasan a tha a’ sìor fhàs airson innealan ceirmeag àrd-choileanaidh, ìosal-thruailleadh, tha leasachadh theicneòlasan ullachaidh èifeachdach agus sgèileachail airson ceirmeag SiC àrd-ghlan air a bhith na fhòcas rannsachaidh cruinneil. Tha am pàipear seo a’ dèanamh ath-sgrùdadh siostamach air na prìomh dhòighean ullachaidh gnàthach airson ceirmeag SiC àrd-ghlan, a’ gabhail a-steach sintering ath-chriostalachadh, sintering gun chuideam (PS), brùthadh teth (HP), sintering plasma spark (SPS), agus saothrachadh cur-ris (AM), le cuideam air beachdachadh air na dòighean sintering, prìomh pharaimeatairean, feartan stuthan, agus dùbhlain a th’ ann mar-thà airson gach pròiseas.
Cleachdadh ceirmeag SiC ann an raointean armachd agus innleadaireachd
An-dràsta, tha co-phàirtean ceirmeag SiC àrd-ghlanachd air an cleachdadh gu farsaing ann an uidheamachd saothrachaidh wafer silicon, a’ gabhail pàirt ann am pròiseasan bunaiteach leithid oxidation, lithography, etching, agus implant ian. Le adhartas teicneòlas wafer, tha meudan wafer a’ sìor fhàs na ghluasad cudromach. Is e 300 mm meud prìomh-shruthach an-dràsta, a’ coileanadh deagh chothromachadh eadar cosgais agus comas cinneasachaidh. Ach, air a stiùireadh le Lagh Moore, tha cinneasachadh mòr de wafers 450 mm air a’ chlàr-gnothaich mu thràth. Mar as trice bidh feum aig wafers nas motha air neart structarail nas àirde gus seasamh an aghaidh lùbadh agus deformachadh, a’ brosnachadh an iarrtas a tha a’ sìor fhàs airson co-phàirtean ceirmeag SiC mòr-mheud, àrd-neart, àrd-ghlanachd. Anns na bliadhnachan mu dheireadh, tha saothrachadh cur-ris (clò-bhualadh 3D), mar theicneòlas prototype luath nach fheum molltairean, air comas mòr a nochdadh ann an saothrachadh phàirtean ceirmeag SiC le structar iom-fhillte air sgàth a thogail sreath-air-sreath agus comasan dealbhaidh sùbailte, a’ tàladh aire fharsaing.
Nì am pàipear seo mion-sgrùdadh siostamach air còig dòighean ullachaidh riochdachail airson ceirmeag SiC àrd-ghlanachd—sintering ath-chriostalachadh, sintering gun chuideam, brùthadh teth, sintering plasma spìosrach, agus saothrachadh cur-ris—le fòcas air na dòighean-obrach sintering aca, ro-innleachdan leasachaidh pròiseas, feartan coileanaidh stuthan, agus ro-shealladh tagraidh gnìomhachais.
Riatanasan airson stuth amh silicon carbide àrd-ghlanachd
I. Sinteradh Ath-chriostalachaidh
'S e stuth SiC àrd-ghlan a th' ann an carbide silicon ath-chriostalaichte (RSiC) a thèid ullachadh às aonais stuthan-cuideachaidh shintearachd aig teòthachd àrd eadar 2100 agus 2500°C. Bho lorg Fredriksson an iongantas ath-chriostalachaidh an toiseach aig deireadh an 19mh linn, tha RSiC air aire mhòr a tharraing air sgàth a chrìochan gràin glan agus dìth ìrean glainne agus neo-chunbhalachdan. Aig teòthachd àrd, tha cuideam smùid an ìre mhath àrd aig SiC, agus tha a dhòigh-obrach shintearachd sa mhòr-chuid a’ toirt a-steach pròiseas falmhachaidh-dùmhlachaidh: bidh gràinean mìne a’ falmhachadh agus ag ath-thasgadh air uachdar gràinean nas motha, a’ brosnachadh fàs amhaich agus ceangal dìreach eadar gràinean, agus mar sin a’ neartachadh neart an stuth.
Ann an 1990, dh’ullaich Kriegesmann RSiC le dùmhlachd coimeasach de 79.1% a’ cleachdadh tilgeadh sleamhnachaidh aig 2200°C, leis an earrann-tarsainn a’ sealltainn meanbh-structar air a dhèanamh suas de ghràinean garbha agus pores. Às dèidh sin, chleachd Yi et al. tilgeadh gel gus cuirp uaine ullachadh agus shìntich iad iad aig 2450°C, a’ faighinn ceirmeag RSiC le dùmhlachd mòr de 2.53 g/cm³ agus neart lùbadh de 55.4 MPa.
Uachdar briste SEM RSiC
An coimeas ri SiC dùmhail, tha dùmhlachd nas ìsle aig RSiC (timcheall air 2.5 g/cm³) agus mu 20% de thruailleachd fhosgailte, a’ cuingealachadh a choileanadh ann an tagraidhean àrd-neart. Mar sin, tha leasachadh dùmhlachd agus feartan meacanaigeach RSiC air a bhith na phrìomh fhòcas rannsachaidh. Mhol Sung et al. silicon leaghte a thoirt a-steach do dhlùthaidhean measgaichte carbon/β-SiC agus ath-chriostalachadh aig 2200°C, a’ togail structar lìonra gu soirbheachail air a dhèanamh suas de ghràinean garbha α-SiC. Choilean an RSiC a thig às dùmhlachd de 2.7 g/cm³ agus neart lùbadh de 134 MPa, a’ cumail seasmhachd meacanaigeach sàr-mhath aig teòthachd àrd.
Gus dùmhlachd a leasachadh tuilleadh, chleachd Guo et al. teicneòlas in-shìoladh polaimeir agus pirolysis (PIP) airson iomadh làimhseachadh air RSiC. Le bhith a’ cleachdadh fuasglaidhean PCS/xylene agus slurries SiC/PCS/xylene mar in-shìoladh, às dèidh 3–6 cearcallan PIP, chaidh dùmhlachd RSiC a leasachadh gu mòr (suas ri 2.90 g/cm³), còmhla ri a neart lùbadh. A bharrachd air an sin, mhol iad ro-innleachd cearcallach a’ cothlamadh PIP agus ath-chriostalachadh: pirolysis aig 1400°C agus an uairsin ath-chriostalachadh aig 2400°C, a’ glanadh bacadh mìrean gu h-èifeachdach agus a’ lughdachadh porosity. Choilean an stuth RSiC mu dheireadh dùmhlachd de 2.99 g/cm³ agus neart lùbadh de 162.3 MPa, a’ sealltainn coileanadh coileanta air leth.
Dealbhan SEM de mean-fhàs meanbh-structar RSiC snasta às dèidh cearcallan ath-chriostalachadh le bhith a’ cur polymer agus a’ pirolysis (PIP): RSiC tùsail (A), às dèidh a’ chiad chearcall ath-chriostalachadh PIP (B), agus às dèidh an treas cearcall (C)
II. Sintering gun chuideam
Mar as trice, bidh ceirmeag silicon carbide (SiC) air a shintreadh gun chuideam air a dhèanamh le bhith a’ cleachdadh pùdar SiC fìor-ghlan, ultra-mhìn mar stuth amh, le glè bheag de stuthan-taice sintridh air an cur ris, agus air a shintreadh ann an àile neo-ghnìomhach no falamh aig 1800–2150°C. Tha an dòigh seo freagarrach airson co-phàirtean ceirmeag mòra agus structarail iom-fhillte a dhèanamh. Ach, leis gu bheil SiC ceangailte gu covalent sa mhòr-chuid, tha an co-èifeachd fèin-sgaoilidh aige gu math ìosal, ga dhèanamh duilich dùmhlachadh às aonais stuthan-taice sintridh.
Stèidhichte air an dòigh-obrach shintearachd, faodar sintearachd gun chuideam a roinn ann an dà roinn: sintearachd ìre-leaghaidh gun chuideam (PLS-SiC) agus sintearachd staid-chruaidh gun chuideam (PSS-SiC).
1.1 PLS-SiC (Sintering Ìre-Leachd)
Mar as trice, bidh PLS-SiC air a shintearachd fo 2000°C le bhith a’ cur timcheall air 10% cuideam de stuthan-taice sintearachd eutectic (leithid Al₂O₃, CaO, MgO, TiO₂, agus ocsaidean talmhainn tearc RE₂O₃) ris gus ìre leaghaidh a chruthachadh, a’ brosnachadh ath-eagrachadh mìrean agus gluasad mais gus dùmhlachd a choileanadh. Tha am pròiseas seo freagarrach airson ceirmeag SiC ìre gnìomhachais, ach chan eil aithisgean sam bith ann mu SiC àrd-ghlanachd a chaidh a choileanadh tro shintearachd ìre leaghaidh.
1.2 PSS-SiC (Sintearachd Staid-chruaidh)
Tha PSS-SiC a’ toirt a-steach dùmhlachadh staid-chruaidh aig teòthachd os cionn 2000°C le timcheall air 1% cuideam de stuthan cur-ris. Tha am pròiseas seo an urra sa mhòr-chuid air sgaoileadh atamach agus ath-eagrachadh gràin air a stiùireadh le teòthachd àrd gus lùth uachdar a lughdachadh agus dùmhlachadh a choileanadh. Tha an siostam BC (boron-carbon) na mheasgachadh cumanta de stuthan cur-ris, a dh’ fhaodas lùth crìche gràin a lughdachadh agus SiO₂ a thoirt air falbh bho uachdar SiC. Ach, bidh stuthan cur-ris BC traidiseanta gu tric a’ toirt a-steach neo-chunbhalachdan fuigheallach, a’ lughdachadh purrachd SiC.
Le bhith a’ cumail smachd air susbaint stuthan cur-ris (B 0.4% cuideam, C 1.8% cuideam) agus a’ sintearachd aig 2150°C airson 0.5 uair a thìde, fhuaireadh ceirmeag SiC àrd-ghlanachd le purrachd de 99.6% cuideam agus dùmhlachd coimeasach de 98.4%. Sheall am meanbh-structar gràinnean colbhach (cuid dhiubh nas fhaide na 450 µm a dh’fhaid), le pores beaga aig crìochan gràinnean agus mìrean grafait taobh a-staigh nan gràinnean. Sheall an ceirmeag neart lùbadh de 443 ± 27 MPa, modúl leaghanachd de 420 ± 1 GPa, agus co-èifeachd leudachaidh teirmeach de 3.84 × 10⁻⁶ K⁻¹ anns an raon bho theodhachd an t-seòmair gu 600°C, a’ sealltainn coileanadh iomlan sàr-mhath.
Meanbh-structar PSS-SiC: (A) Ìomhaigh SEM an dèidh snasadh agus gràbhaladh NaOH; (BD) ìomhaighean BSD an dèidh snasadh agus gràbhaladh
III. Sintering le Brùthadh Teth
'S e dòigh dùmhlachaidh a th' ann an sintearachd brùthadh teth (HP) a chuireas teas agus cuideam uniaxial an sàs aig an aon àm ann an stuthan pùdarrach fo chumhachan teòthachd àrd agus cuideam àrd. Bidh cuideam àrd a’ cur bacadh mòr air cruthachadh phoir agus a’ cuingealachadh fàs gràin, agus bidh teòthachd àrd a’ brosnachadh aonadh gràin agus cruthachadh structaran dùmhail, a’ toirt a-mach ceirmeag SiC àrd-dùmhlachd, àrd-ghlanachd mu dheireadh. Air sgàth nàdar treòraichte brùthaidh, tha am pròiseas seo buailteach anisotropy gràin adhbhrachadh, a’ toirt buaidh air feartan meacanaigeach agus caitheamh.
Tha e doirbh criadhadaireachd SiC fìor-ghlan a dhlùthachadh às aonais stuthan cur-ris, agus feumar sintering fo chuideam fìor àrd. Dh’ullaich Nadeau et al. SiC làn-dhlùth gu soirbheachail às aonais stuthan cur-ris aig 2500°C agus 5000 MPa; fhuair Sun et al. stuthan mòra β-SiC le cruas Vickers suas ri 41.5 GPa aig 25 GPa agus 1400°C. A’ cleachdadh cuideam 4 GPa, chaidh criadhadaireachd SiC le dùmhlachdan coimeasach de mu 98% agus 99%, cruas de 35 GPa, agus modulas leaghan de 450 GPa ullachadh aig 1500°C agus 1900°C, fa leth. Thug sintering pùdar SiC meud micron aig 5 GPa agus 1500°C criadhadaireachd le cruas de 31.3 GPa agus dùmhlachd coimeasach de 98.4%.
Ged a tha na toraidhean seo a’ sealltainn gun urrainn do chuideam fìor àrd dùmhlachd gun stuthan cur-ris a choileanadh, tha iom-fhillteachd agus cosgais àrd an uidheamachd a tha a dhìth a’ cuingealachadh thagraidhean gnìomhachais. Mar sin, ann an ullachadh practaigeach, bidh stuthan cur-ris no gràinneadh pùdar gu tric air an cleachdadh gus feachd dràibhidh sintering a neartachadh.
Le bhith a’ cur 4% cuideam de roisinn phenolic ris mar stuth-leasachaidh agus a’ sintering aig 2350°C agus 50 MPa, fhuaireadh ceirmeag SiC le ìre dùmhlachaidh de 92% agus purrachd de 99.998%. Le bhith a’ cleachdadh meudan ìosal de stuthan-leasachaidh (searbhag boric agus D-fructose) agus a’ sintering aig 2050°C agus 40 MPa, chaidh SiC àrd-ghlanachd le dùmhlachd coimeasach >99.5% agus susbaint B fuigheallach de dìreach 556 ppm ullachadh. Sheall ìomhaighean SEM, an taca ri sampallan gun chuideam-shintering, gu robh gràinean nas lugha, nas lugha de phòran, agus dùmhlachd nas àirde aig sampallan a chaidh a bhrùthadh teth. B’ e 453.7 ± 44.9 MPa an neart lùbadh, agus ràinig am modulus elastagach 444.3 ± 1.1 GPa.
Le bhith a’ leudachadh an ùine gleidhidh aig 1900°C, mheudaich meud a’ ghràin bho 1.5 μm gu 1.8 μm, agus leasaich an giùlan teirmeach bho 155 gu 167 W·m⁻¹·K⁻¹, agus aig an aon àm a’ neartachadh an aghaidh creimeadh plasma.
Fo chumhachan 1850°C agus 30 MPa, thug brùthadh teth agus brùthadh teth luath air pùdar SiC gràinnealaichte agus air a losgadh ceirmeag β-SiC làn-dhlùth às aonais stuthan cur-ris sam bith, le dùmhlachd de 3.2 g/cm³ agus teòthachd shintearachd 150–200°C nas ìsle na pròiseasan traidiseanta. Sheall na ceirmeag cruas de 2729 GPa, seasmhachd brisidh de 5.25–5.30 MPa·m^1/2, agus strì an aghaidh snàgadh sàr-mhath (ìrean snàgadh de 9.9 × 10⁻¹⁰ s⁻¹ agus 3.8 × 10⁻⁹ s⁻¹ aig 1400°C/1450°C agus 100 MPa).
(A) Ìomhaigh SEM den uachdar snasta; (B) Ìomhaigh SEM den uachdar briste; (C, D) Ìomhaigh BSD den uachdar snasta
Ann an rannsachadh clò-bhualaidh 3D airson ceirmeag piezoelectric, tha slurry ceirmeag, mar am prìomh fhactar a bheir buaidh air cruthachadh agus coileanadh, air a bhith na phrìomh fhòcas gu dachaigheil agus gu h-eadar-nàiseanta. San fharsaingeachd, tha sgrùdaidhean gnàthach a’ sealltainn gu bheil paramadairean leithid meud gràinean pùdar, slaodachd slurry, agus susbaint cruaidh a’ toirt buaidh mhòr air càileachd cruthachaidh agus feartan piezoelectric an toraidh chrìochnaichte.
Tha rannsachadh air faighinn a-mach gu bheil eadar-dhealachaidhean mòra ann am pròiseasan steireolithografaidh (me, LCD-SLA) aig slurries ceirmeag a chaidh ullachadh le bhith a’ cleachdadh pùdar titanate barium micron-, submicron-, agus nano-mheud. Mar a bhios meud nan gràinean a’ lùghdachadh, bidh slaodachd an t-slùir ag àrdachadh gu mòr, le pùdar nano-mheud a’ toirt a-mach slurries le slaodachd a’ ruighinn billeanan de mPa·s. Tha slurries le pùdar micron-mheud buailteach do dhì-laminachadh agus rùsgadh rè clò-bhualadh, agus tha pùdar submicron agus nano-mheud a’ nochdadh giùlan cruthachaidh nas seasmhaiche. Às deidh sintering aig teòthachd àrd, choilean na sampallan ceirmeag a thig às dùmhlachd de 5.44 g / cm³, co-èifeachd piezoelectric (d₃₃) de mu 200 pC / N, agus factaran call ìosal, a’ taisbeanadh feartan freagairt electromechanical sàr-mhath.
A bharrachd air sin, ann am pròiseasan meanbh-stereolithografaidh, thug atharrachadh susbaint chruaidh slurries de sheòrsa PZT (me, 75 wt.%) cuirp shintéirichte le dùmhlachd de 7.35 g / cm³, a’ coileanadh cunbhalach piezoelectric suas ri 600 pC / N fo raointean dealain pòlaidh. Leasaich rannsachadh air dìoladh deformachaidh meanbh-sgèile cruinneas cruthachaidh gu mòr, a’ neartachadh cruinneas geoimeatrach suas ri 80%.
Nochd sgrùdadh eile air ceirmeag piezoelectric PMN-PT gu bheil buaidh mhòr aig susbaint chruaidh air structar ceirmeag agus feartan dealain. Aig 80% wt.% de shusbaint chruaidh, nochd fo-thoraidhean gu furasta anns a’ cheirmeag; mar a dh’ èirich susbaint chruaidh gu 82% wt.% agus os a chionn, dh’ fhalbh na fo-thoraidhean mean air mhean, agus dh’ fhàs structar a’ cheirmeag nas glaine, le coileanadh air a leasachadh gu mòr. Aig 82% wt.%, sheall a’ cheirmeag feartan dealain as fheàrr: cunbhalachd piezoelectric de 730 pC/N, ceadachd coimeasach de 7226, agus call dielectric de dìreach 0.07.
Mar gheàrr-chunntas, chan e a-mhàin gu bheil meud nam mìrean, susbaint chruaidh, agus feartan reòlais slurries ceirmeag a’ toirt buaidh air seasmhachd agus cruinneas a’ phròiseis clò-bhualaidh ach bidh iad cuideachd a’ dearbhadh gu dìreach dùmhlachd agus freagairt piezoelectric cuirp shintéirichte, gan dèanamh nan paramadairean cudromach airson ceirmeag piezoelectric clò-bhuailte 3D àrd-choileanadh a choileanadh.
Am prìomh phròiseas airson clò-bhualadh 3D LCD-SLA de shamhlaichean BT / UV
Feartan ceirmeag PMN-PT le susbaint chruaidh eadar-dhealaichte
IV. Sintering Plasma Spark
'S e teicneòlas adhartach a th' ann an sintearachd plasma spìosrach (SPS) a bhios a' cleachdadh sruth cuisleach agus cuideam meacanaigeach air a chur an sàs aig an aon àm air pùdar gus dùmhlachd luath a choileanadh. Anns a' phròiseas seo, bidh sruth a' teasachadh a' mhullaich agus a' phùdair gu dìreach, a' gineadh teas is plasma Joule, a' comasachadh sintearachd èifeachdach ann an ùine ghoirid (mar as trice taobh a-staigh 10 mionaidean). Bidh teasachadh luath a' brosnachadh sgaoileadh uachdar, agus bidh sgaoileadh spìosrach a' cuideachadh le bhith a' toirt air falbh gasaichean adsorbte agus sreathan ocsaid bho uachdar pùdar, a' leasachadh coileanadh sintearachd. Bidh buaidh electromigration air adhbhrachadh le raointean electromagnetic cuideachd a' neartachadh sgaoileadh atamach.
An coimeas ri brùthadh teth traidiseanta, bidh SPS a’ cleachdadh teasachadh nas dìriche, a’ comasachadh dùmhlachd aig teòthachd nas ìsle agus aig an aon àm a’ cur bacadh èifeachdach air fàs gràin gus meanbh-structaran mìn is èideadh fhaighinn. Mar eisimpleir:
- Às aonais stuthan cur-ris, a’ cleachdadh pùdar SiC talmhainn mar stuth amh, agus le bhith a’ sintering aig 2100°C agus 70 MPa airson 30 mionaid, fhuaireadh sampallan le dùmhlachd coimeasach 98%.
- Fhuaireadh SiC ciùbach le dùmhlachd 98% agus meudan gràin de dìreach 30–50 nm bho shintearachd aig 1700°C agus 40 MPa airson 10 mionaidean.
- Le bhith a’ cleachdadh pùdar SiC gràinneach 80 µm agus gan sintering aig 1860°C agus 50 MPa airson 5 mionaidean, fhuaireadh ceirmeag SiC àrd-choileanaidh le dùmhlachd coimeasach 98.5%, meanbh-chruas Vickers de 28.5 GPa, neart lùbadh de 395 MPa, agus cruas brisidh de 4.5 MPa·m^1/2.
Sheall mion-sgrùdadh meanbh-structarail, mar a dh’èirich teòthachd an t-sintearachd bho 1600°C gu 1860°C, gun do lùghdaich porosity an stuth gu mòr, a’ tighinn faisg air làn dùmhlachd aig teòthachdan àrda.
Meanbh-structar ceirmeag SiC air a shintearachd aig diofar theodhachdan: (A) 1600°C, (B) 1700°C, (C) 1790°C agus (D) 1860°C
V. Saothrachadh Leasachail
O chionn ghoirid, tha saothrachadh cur-ris (AM) air comas mòr a nochdadh ann a bhith a’ dèanamh phàirtean ceirmeag iom-fhillte air sgàth a phròiseas togail sreath-air-shreath. Airson ceirmeag SiC, chaidh iomadh teicneòlas AM a leasachadh, a’ gabhail a-steach jetadh ceangailteach (BJ), 3DP, sintering laser roghnach (SLS), sgrìobhadh inc dìreach (DIW), agus stereolithography (SL, DLP). Ach, tha cruinneas nas ìsle aig 3DP agus DIW, agus tha SLS buailteach cuideam teirmeach agus sgàinidhean adhbhrachadh. An coimeas ri sin, tha buannachdan nas motha aig BJ agus SL ann a bhith a’ dèanamh ceirmeag iom-fhillte àrd-ghlanachd, àrd-chruinneas.
- Ceanglaiche Jetting (BJ)
Tha teicneòlas BJ a’ toirt a-steach spraeadh sreath air sreath de cheanglaiche gus pùdar a cheangal, agus an uairsin dì-cheangal agus sintering gus an toradh ceirmeag deireannach fhaighinn. Le bhith a’ cothlamadh BJ le in-shìoladh smùid ceimigeach (CVI), chaidh ceirmeag SiC làn-chriostalach àrd-ghlan ullachadh gu soirbheachail. Tha am pròiseas a’ toirt a-steach:
① A’ cruthachadh cuirp uaine ceirmeag SiC le bhith a’ cleachdadh BJ.
② Dlùthachadh tro CVI aig 1000°C agus 200 Torr.
③ Bha dùmhlachd de 2.95 g/cm³, seoltachd teirmeach de 37 W/m·K, agus neart lùbadh de 297 MPa aig a’ cheirmeag SiC mu dheireadh.
Diagram sgemataigeach de chlò-bhualadh le jet adhesive (BJ). (A) Modail dealbhaidh le taic coimpiutair (CAD), (B) diagram sgemataigeach de phrionnsabal BJ, (C) clò-bhualadh SiC le BJ, (D) dùmhlachadh SiC le in-shìoladh ceò ceimigeach (CVI)
- Stereolithografaidh (SL)
’S e teicneòlas cruthachaidh ceirmeag stèidhichte air leigheas UV a th’ ann an SL le mionaideachd air leth àrd agus comasan saothrachaidh structarail iom-fhillte. Bidh an dòigh seo a’ cleachdadh slurries ceirmeag mothachail air solas le susbaint àrd de sholad agus slaodachd ìosal gus cuirp uaine ceirmeag 3D a chruthachadh tro photopolymerization, agus an uairsin dì-cheangal agus sintering aig teòthachd àrd gus an toradh deireannach fhaighinn.
A’ cleachdadh slurry SiC 35% vol., chaidh cuirp uaine 3D àrd-inbhe ullachadh fo rèididheachd UV 405 nm agus an dùmhlachadh tuilleadh tro losgadh polymer aig 800°C agus làimhseachadh PIP. Sheall na toraidhean gun do choilean sampallan a chaidh ullachadh le slurry 35% vol. dùmhlachd coimeasach de 84.8%, a’ dèanamh nas fheàrr na buidhnean smachd 30% agus 40%.
Le bhith a’ cur SiO₂ lipophilic agus roisinn epocsa phenolic (PEA) ris gus an t-slaodar atharrachadh, chaidh coileanadh photopolymerization a leasachadh gu h-èifeachdach. Às dèidh sintering aig 1600°C airson 4 uairean a thìde, chaidh tionndadh cha mhòr iomlan gu SiC a choileanadh, le susbaint ocsaidean deireannach de dìreach 0.12%, a’ comasachadh saothrachadh aon-cheum de cheirmeag SiC àrd-ghlan, structaraichte iom-fhillte gun cheumannan ro-ocsaididh no ro-shìoladh.
Dealbh den structar clò-bhualaidh agus a phròiseas sintearachd. Coltas an t-sampall an dèidh tiormachadh aig (A) 25°C, pirolysis aig (B) 1000°C, agus sintearachd aig (C) 1600°C.
Le bhith a’ dealbhadh slurries ceirmeag Si₃N₄ a tha mothachail air solas airson clò-bhualadh 3D stereolithography agus a’ cleachdadh phròiseasan dì-cheangail-ro-sintering agus a bhith a’ fàs sean aig teòthachd àrd, chaidh ceirmeag Si₃N₄ le dùmhlachd teòiridheach 93.3%, neart tensile de 279.8 MPa, agus neart lùbadh de 308.5–333.2 MPa ullachadh. Lorg sgrùdaidhean, fo chumhachan susbaint chruaidh 45 vol.% agus ùine nochdaidh 10 s, gum b’ urrainnear cuirp uaine aon-shreath le mionaideachd leigheis ìre IT77 fhaighinn. Chuidich pròiseas dì-cheangail aig teòthachd ìosal le ìre teasachaidh de 0.1 °C / min le bhith a’ toirt a-mach cuirp uaine gun sgàinidhean.
Tha sintearachd na cheum cudromach a bheir buaidh air coileanadh deireannach ann an stereolithography. Tha rannsachadh a’ sealltainn gum faod cur ri stuthan-cuideachaidh sintearachd dùmhlachd agus feartan meacanaigeach ceirmeag a leasachadh gu h-èifeachdach. Le bhith a’ cleachdadh CeO₂ mar stuth-cuideachaidh sintearachd agus teicneòlas sintearachd le taic bho raon dealain gus ceirmeag Si₃N₄ àrd-dùmhlachd ullachadh, chaidh a lorg gu robh CeO₂ a’ sgaradh aig crìochan gràin, a’ brosnachadh sleamhnachadh agus dùmhlachadh crìochan gràin. Sheall na ceirmeagan a thig às a sin cruas Vickers de HV10/10 (1347.9 ± 2.4) agus cruas brisidh de (6.57 ± 0.07) MPa·m¹/². Le MgO–Y₂O₃ mar stuthan cur-ris, chaidh aon-ghnèitheachd meanbh-structar ceirmeag a leasachadh, a’ neartachadh coileanadh gu mòr. Aig ìre doping iomlan de 8 wt.%, ràinig neart lùbadh agus giùlan teirmeach 915.54 MPa agus 59.58 W·m⁻¹·K⁻¹, fa leth.
VI. Co-dhùnadh
Mar gheàrr-chunntas, tha ceirmeag silicon carbide (SiC) àrd-ghlanachd, mar stuth ceirmeag innleadaireachd air leth, air cothroman tagraidh farsaing a nochdadh ann an leth-chonnsachaidhean, aerospace, agus uidheamachd ann an suidheachaidhean fìor. Rinn am pàipear seo mion-sgrùdadh siostamach air còig slighean ullachaidh àbhaisteach airson ceirmeag SiC àrd-ghlanachd - sintering ath-chriostalachadh, sintering gun chuideam, brùthadh teth, sintering plasma spìosrach, agus saothrachadh cur-ris - le còmhraidhean mionaideach air na dòighean dùmhlachaidh aca, leasachadh prìomh pharaimeatairean, coileanadh stuthan, agus buannachdan agus cuingealachaidhean fa leth.
Tha e follaiseach gu bheil feartan sònraichte aig gach pròiseas eadar-dhealaichte a thaobh a bhith a’ coileanadh purrachd àrd, dùmhlachd àrd, structaran iom-fhillte, agus comasachd gnìomhachais. Tha teicneòlas saothrachaidh cur-ris, gu sònraichte, air comas làidir a nochdadh ann a bhith a’ dèanamh phàirtean iom-fhillte agus gnàthaichte, le adhartasan ann an fo-raointean leithid stereolithography agus jetting ceangailteach, ga dhèanamh na stiùireadh leasachaidh cudromach airson ullachadh ceirmeag SiC àrd-ghlanachd.
Feumaidh rannsachadh san àm ri teachd air ullachadh ceirmeag SiC àrd-ghlan sgrùdadh nas doimhne a dhèanamh, a’ brosnachadh an gluasad bho thagraidhean innleadaireachd air sgèile obair-lann gu tagraidhean innleadaireachd mòra, earbsach, agus mar sin a’ toirt seachad taic stuthan deatamach airson saothrachadh uidheamachd àrd-inbhe agus teicneòlasan fiosrachaidh an ath ghinealach.
’S e iomairt àrd-theicneòlais a th’ ann an XKH a tha gu sònraichte a’ rannsachadh agus a’ dèanamh stuthan ceirmeag àrd-choileanaidh. Tha e dealasach a thaobh fuasglaidhean gnàthaichte a thoirt do luchd-ceannach ann an cruth ceirmeag silicon carbide (SiC) àrd-ghlanachd. Tha teicneòlasan ullachaidh stuthan adhartach agus comasan giullachd mionaideach aig a’ chompanaidh. Tha a ghnìomhachas a’ toirt a-steach rannsachadh, cinneasachadh, giullachd mionaideach, agus làimhseachadh uachdar ceirmeag SiC àrd-ghlanachd, a’ coinneachadh ri riatanasan teann leth-chonnsachaidh, lùth ùr, aerospace agus raointean eile airson co-phàirtean ceirmeag àrd-choileanaidh. Le bhith a’ cleachdadh phròiseasan sintering aibidh agus teicneòlasan saothrachaidh cur-ris, is urrainn dhuinn seirbheis aon-stad a thabhann do luchd-ceannach bho leasachadh foirmle stuthan, cruthachadh structar iom-fhillte gu giullachd mionaideach, a’ dèanamh cinnteach gu bheil feartan meacanaigeach sàr-mhath, seasmhachd teirmeach agus strì an aghaidh creimeadh aig na toraidhean.
Àm puist: 30 Iuchar 2025