Mae cerameg silicon carbid (SiC) purdeb uchel wedi dod i'r amlwg fel deunyddiau delfrydol ar gyfer cydrannau hanfodol mewn diwydiannau lled-ddargludyddion, awyrofod a chemegol oherwydd eu dargludedd thermol eithriadol, eu sefydlogrwydd cemegol a'u cryfder mecanyddol. Gyda galw cynyddol am ddyfeisiau cerameg perfformiad uchel a llygredd isel, mae datblygu technolegau paratoi effeithlon a graddadwy ar gyfer cerameg SiC purdeb uchel wedi dod yn ffocws ymchwil byd-eang. Mae'r papur hwn yn adolygu'n systematig y dulliau paratoi mawr cyfredol ar gyfer cerameg SiC purdeb uchel, gan gynnwys sintro ailgrisialu, sintro di-bwysau (PS), gwasgu poeth (HP), sintro plasma gwreichionen (SPS), a gweithgynhyrchu ychwanegol (AM), gyda phwyslais ar drafod y mecanweithiau sintro, y paramedrau allweddol, priodweddau deunydd, a'r heriau presennol ym mhob proses.
Cymhwyso cerameg SiC ym meysydd milwrol a pheirianneg
Ar hyn o bryd, defnyddir cydrannau ceramig SiC purdeb uchel yn helaeth mewn offer gweithgynhyrchu wafer silicon, gan gymryd rhan mewn prosesau craidd fel ocsideiddio, lithograffeg, ysgythru, ac mewnblannu ïonau. Gyda datblygiad technoleg wafer, mae cynyddu meintiau wafer wedi dod yn duedd arwyddocaol. Maint prif ffrwd y wafer ar hyn o bryd yw 300 mm, gan gyflawni cydbwysedd da rhwng cost a chynhwysedd cynhyrchu. Fodd bynnag, wedi'i yrru gan Gyfraith Moore, mae cynhyrchu màs wafers 450 mm eisoes ar yr agenda. Mae wafers mwy fel arfer angen cryfder strwythurol uwch i wrthsefyll ystumio ac anffurfio, gan yrru ymhellach y galw cynyddol am gydrannau ceramig SiC purdeb uchel, cryfder uchel, maint mawr. Yn ystod y blynyddoedd diwethaf, mae gweithgynhyrchu ychwanegol (argraffu 3D), fel technoleg prototeipio cyflym nad oes angen mowldiau arni, wedi dangos potensial aruthrol wrth gynhyrchu rhannau ceramig SiC cymhleth eu strwythur oherwydd ei hadeiladwaith haen wrth haen a'i alluoedd dylunio hyblyg, gan ddenu sylw eang.
Bydd y papur hwn yn dadansoddi'n systematig bum dull paratoi cynrychioliadol ar gyfer cerameg SiC purdeb uchel—sinteru ailgrisialu, sinteru di-bwysau, gwasgu poeth, sinteru plasma gwreichionen, a gweithgynhyrchu ychwanegol—gan ganolbwyntio ar eu mecanweithiau sinteru, strategaethau optimeiddio prosesau, nodweddion perfformiad deunyddiau, a rhagolygon cymwysiadau diwydiannol.
Gofynion deunydd crai silicon carbid purdeb uchel
I. Sinteru Ailgrisialu
Mae silicon carbid wedi'i ailgrisialu (RSiC) yn ddeunydd SiC purdeb uchel a baratoir heb gymhorthion sinteru ar dymheredd uchel o 2100–2500°C. Ers i Fredriksson ddarganfod y ffenomen ailgrisialu gyntaf ddiwedd y 19eg ganrif, mae RSiC wedi denu sylw sylweddol oherwydd ei ffiniau grawn glân a'i absenoldeb cyfnodau gwydr ac amhureddau. Ar dymheredd uchel, mae SiC yn arddangos pwysau anwedd cymharol uchel, ac mae ei fecanwaith sinteru yn bennaf yn cynnwys proses anweddu-cyddwyso: mae grawn mân yn anweddu ac yn ail-ddyfodi ar arwynebau grawn mwy, gan hyrwyddo twf gwddf a bondio uniongyrchol rhwng grawn, a thrwy hynny wella cryfder deunydd.
Ym 1990, paratôdd Kriegesmann RSiC gyda dwysedd cymharol o 79.1% gan ddefnyddio castio slip ar 2200°C, gyda'r trawsdoriad yn dangos microstrwythur wedi'i gyfansoddi o ronynnau bras a mandyllau. Wedi hynny, defnyddiodd Yi et al. gastio gel i baratoi cyrff gwyrdd a'u sintro ar 2450°C, gan gael cerameg RSiC gyda dwysedd swmp o 2.53 g/cm³ a chryfder plygu o 55.4 MPa.
Arwyneb toriad SEM RSiC
O'i gymharu â SiC dwys, mae gan RSiC ddwysedd is (tua 2.5 g/cm³) a thua 20% o fandylledd agored, gan gyfyngu ar ei berfformiad mewn cymwysiadau cryfder uchel. Felly, mae gwella dwysedd a phriodweddau mecanyddol RSiC wedi dod yn ffocws ymchwil allweddol. Cynigiodd Sung et al. ymdreiddio silicon tawdd i mewn i grynoadau cymysg carbon/β-SiC ac ailgrisialu ar 2200°C, gan adeiladu strwythur rhwydwaith yn llwyddiannus sy'n cynnwys grawn bras α-SiC. Cyflawnodd yr RSiC canlyniadol ddwysedd o 2.7 g/cm³ a chryfder plygu o 134 MPa, gan gynnal sefydlogrwydd mecanyddol rhagorol ar dymheredd uchel.
Er mwyn gwella dwysedd ymhellach, defnyddiodd Guo et al. dechnoleg ymdreiddiad polymer a pyrolisis (PIP) ar gyfer triniaethau lluosog o RSiC. Gan ddefnyddio toddiannau PCS/xylene a slyri SiC/PCS/xylene fel ymdreiddwyr, ar ôl 3–6 cylch PIP, gwellodd dwysedd RSiC yn sylweddol (hyd at 2.90 g/cm³), ynghyd â'i gryfder plygu. Yn ogystal, cynigiasant strategaeth gylchol sy'n cyfuno PIP ac ailgrisialu: pyrolisis ar 1400°C ac yna ailgrisialu ar 2400°C, gan glirio rhwystrau gronynnau yn effeithiol a lleihau mandylledd. Cyflawnodd y deunydd RSiC terfynol ddwysedd o 2.99 g/cm³ a chryfder plygu o 162.3 MPa, gan ddangos perfformiad cynhwysfawr rhagorol.
Delweddau SEM o esblygiad microstrwythur RSiC wedi'i sgleinio ar ôl cylchoedd trwytho polymer a phyrolysis (PIP)-ailgrisialu: RSiC cychwynnol (A), ar ôl y cylch ailgrisialu PIP cyntaf (B), ac ar ôl y trydydd cylch (C)
II. Sinteru Di-bwysau
Fel arfer, paratoir cerameg silicon carbid (SiC) wedi'i sinteru heb bwysau gan ddefnyddio powdr SiC mân iawn, pur fel deunydd crai, gyda symiau bach o gymhorthion sinteru wedi'u hychwanegu, a'i sinteru mewn awyrgylch anadweithiol neu wactod ar 1800–2150°C. Mae'r dull hwn yn addas ar gyfer cynhyrchu cydrannau cerameg maint mawr a chymhleth eu strwythur. Fodd bynnag, gan fod SiC wedi'i fondio'n gofalent yn bennaf, mae ei gyfernod hunan-drylediad yn isel iawn, gan wneud dwysáu'n anodd heb gymhorthion sinteru.
Yn seiliedig ar y mecanwaith sinteru, gellir rhannu sinteru di-bwysau yn ddau gategori: sinteru cyfnod hylif di-bwysau (PLS-SiC) a sinteru cyflwr solid di-bwysau (PSS-SiC).
1.1 PLS-SiC (Sinterio Cyfnod Hylif)
Fel arfer, caiff PLS-SiC ei sinteru islaw 2000°C trwy ychwanegu tua 10% pwysau o gymhorthion sinteru ewtectig (megis Al₂O₃, CaO, MgO, TiO₂, ac ocsidau daear prin RE₂O₃) i ffurfio cyfnod hylif, gan hyrwyddo aildrefnu gronynnau a throsglwyddo màs i gyflawni dwysáu. Mae'r broses hon yn addas ar gyfer cerameg SiC gradd ddiwydiannol, ond nid oes unrhyw adroddiadau wedi bod am SiC purdeb uchel a gyflawnwyd trwy sinteru cyfnod hylif.
1.2 PSS-SiC (Sinterio Cyflwr Solet)
Mae PSS-SiC yn cynnwys dwysáu cyflwr solet ar dymheredd uwchlaw 2000°C gyda thua 1% pwysau o ychwanegion. Mae'r broses hon yn dibynnu'n bennaf ar drylediad atomig ac aildrefnu grawn wedi'i yrru gan dymheredd uchel i leihau ynni arwyneb a chyflawni dwysáu. Mae'r system BC (boron-carbon) yn gyfuniad ychwanegion cyffredin, a all ostwng ynni ffin grawn a chael gwared ar SiO₂ o wyneb y SiC. Fodd bynnag, mae ychwanegion BC traddodiadol yn aml yn cyflwyno amhureddau gweddilliol, gan leihau purdeb SiC.
Drwy reoli cynnwys ychwanegion (B 0.4% pwysau, C 1.8% pwysau) a sintro ar 2150°C am 0.5 awr, cafwyd cerameg SiC purdeb uchel gyda phurdeb o 99.6% pwysau a dwysedd cymharol o 98.4%. Dangosodd y microstrwythur ronynnau colofnog (rhai yn fwy na 450 µm o hyd), gyda mandyllau bach ar ffiniau ronynnau a gronynnau graffit y tu mewn i'r ronynnau. Dangosodd y cerameg gryfder plygu o 443 ± 27 MPa, modwlws elastigedd o 420 ± 1 GPa, a chyfernod ehangu thermol o 3.84 × 10⁻⁶ K⁻¹ yn yr ystod o dymheredd ystafell i 600°C, gan ddangos perfformiad cyffredinol rhagorol.
Microstrwythur PSS-SiC: (A) Delwedd SEM ar ôl caboli ac ysgythru NaOH; (BD) delweddau BSD ar ôl caboli ac ysgythru
III. Sinteru Gwasgu Poeth
Mae sinteru gwasgu poeth (HP) yn dechneg dwysáu sy'n rhoi gwres a phwysau uniaxial ar ddeunyddiau powdr o dan amodau tymheredd uchel a phwysau uchel ar yr un pryd. Mae pwysedd uchel yn atal ffurfio mandyllau yn sylweddol ac yn cyfyngu ar dwf grawn, tra bod tymheredd uchel yn hyrwyddo uno grawn a ffurfio strwythurau dwys, gan gynhyrchu cerameg SiC purdeb uchel dwysedd uchel yn y pen draw. Oherwydd natur gyfeiriadol gwasgu, mae'r broses hon yn tueddu i achosi anisotropi grawn, gan effeithio ar briodweddau mecanyddol a gwisgo.
Mae cerameg SiC pur yn anodd eu dwysáu heb ychwanegion, gan olygu bod angen sinteru pwysedd uwch-uchel. Llwyddodd Nadeau et al. i baratoi SiC cwbl ddwys heb ychwanegion ar 2500°C a 5000 MPa; cafodd Sun et al. ddeunyddiau swmp β-SiC gyda chaledwch Vickers o hyd at 41.5 GPa ar 25 GPa a 1400°C. Gan ddefnyddio pwysedd o 4 GPa, paratowyd cerameg SiC gyda dwyseddau cymharol o tua 98% a 99%, caledwch o 35 GPa, a modwlws elastigedd o 450 GPa ar 1500°C a 1900°C, yn y drefn honno. Cynhyrchodd sinteru powdr SiC maint micron ar 5 GPa a 1500°C serameg gyda chaledwch o 31.3 GPa a dwysedd cymharol o 98.4%.
Er bod y canlyniadau hyn yn dangos y gall pwysedd uwch-uchel gyflawni dwysedd heb ychwanegion, mae cymhlethdod a chost uchel yr offer sydd ei angen yn cyfyngu ar gymwysiadau diwydiannol. Felly, mewn paratoad ymarferol, defnyddir ychwanegion hybrin neu gronynniad powdr yn aml i wella grym gyrru sinteru.
Drwy ychwanegu 4% o resin ffenolaidd fel ychwanegyn a sintro ar 2350°C a 50 MPa, cafwyd cerameg SiC gyda chyfradd dwysáu o 92% a phurdeb o 99.998%. Gan ddefnyddio symiau isel o ychwanegion (asid borig a D-ffrwctos) a sintro ar 2050°C a 40 MPa, paratowyd SiC purdeb uchel gyda dwysedd cymharol >99.5% a chynnwys B gweddilliol o ddim ond 556 ppm. Dangosodd delweddau SEM, o'i gymharu â samplau wedi'u sintro heb bwysau, fod gan samplau wedi'u gwasgu'n boeth ronynnau llai, llai o mandyllau, a dwysedd uwch. Roedd y cryfder plygu yn 453.7 ± 44.9 MPa, a chyrhaeddodd y modwlws elastigedd 444.3 ± 1.1 GPa.
Drwy ymestyn yr amser dal ar 1900°C, cynyddodd maint y grawn o 1.5 μm i 1.8 μm, a gwellodd y dargludedd thermol o 155 i 167 W·m⁻¹·K⁻¹, tra hefyd yn gwella ymwrthedd i gyrydiad plasma.
O dan amodau o 1850°C a 30 MPa, cynhyrchodd gwasgu poeth a gwasgu poeth cyflym powdr SiC gronynnog ac aneledig serameg β-SiC dwysedd llawn heb unrhyw ychwanegion, gyda dwysedd o 3.2 g/cm³ a thymheredd sinteru 150–200°C yn is na phrosesau traddodiadol. Dangosodd y serameg galedwch o 2729 GPa, caledwch torri o 5.25–5.30 MPa·m^1/2, ac ymwrthedd cropian rhagorol (cyfraddau cropian o 9.9 × 10⁻¹⁰ s⁻¹ a 3.8 × 10⁻⁹ s⁻¹ ar 1400°C/1450°C a 100 MPa).
(A) Delwedd SEM o'r wyneb wedi'i sgleinio; (B) Delwedd SEM o'r wyneb wedi'i dorri; (C, D) Delwedd BSD o'r wyneb wedi'i sgleinio
Mewn ymchwil argraffu 3D ar gyfer cerameg piezoelectrig, mae slyri ceramig, fel y ffactor craidd sy'n dylanwadu ar ffurfio a pherfformiad, wedi dod yn ffocws allweddol yn ddomestig ac yn rhyngwladol. Yn gyffredinol, mae astudiaethau cyfredol yn dangos bod paramedrau fel maint gronynnau powdr, gludedd slyri, a chynnwys solid yn effeithio'n sylweddol ar ansawdd ffurfio a phriodweddau piezoelectrig y cynnyrch terfynol.
Mae ymchwil wedi canfod bod slyri ceramig a baratowyd gan ddefnyddio powdrau titanad bariwm micron-, is-micron-, a nano-faint yn arddangos gwahaniaethau sylweddol mewn prosesau stereolithograffeg (e.e., LCD-SLA). Wrth i faint y gronynnau leihau, mae gludedd y slyri yn cynyddu'n sylweddol, gyda phowdrau nano-faint yn cynhyrchu slyri â gludedd sy'n cyrraedd biliynau o mPa·s. Mae slyri gyda phowdrau micron-maint yn dueddol o ddadlamineiddio a phlicio yn ystod argraffu, tra bod powdrau is-micron a nano-faint yn dangos ymddygiad ffurfio mwy sefydlog. Ar ôl sintro tymheredd uchel, cyflawnodd y samplau ceramig canlyniadol ddwysedd o 5.44 g/cm³, cyfernod piezoelectrig (d₃₃) o tua 200 pC/N, a ffactorau colled isel, gan arddangos priodweddau ymateb electromecanyddol rhagorol.
Yn ogystal, mewn prosesau micro-stereolithograffeg, cynhyrchodd addasu cynnwys solid slyri math PZT (e.e., 75% pwysau) gyrff sinteredig â dwysedd o 7.35 g/cm³, gan gyflawni cysonyn piezoelectrig o hyd at 600 pC/N o dan feysydd trydan polio. Gwellodd ymchwil ar iawndal anffurfiad ar raddfa ficro gywirdeb ffurfio yn sylweddol, gan wella cywirdeb geometrig hyd at 80%.
Datgelodd astudiaeth arall ar serameg piezoelectrig PMN-PT fod cynnwys solet yn dylanwadu'n feirniadol ar strwythur a phriodweddau trydanol y serameg. Ar gynnwys solet o 80% pwysau, ymddangosodd sgil-gynhyrchion yn hawdd yn y serameg; wrth i gynnwys solet gynyddu i 82% pwysau ac uwch, diflannodd sgil-gynhyrchion yn raddol, a daeth strwythur y serameg yn burach, gyda pherfformiad gwell yn sylweddol. Ar 82% pwysau, dangosodd y serameg briodweddau trydanol gorau posibl: cysonyn piezoelectrig o 730 pC/N, trydanedd cymharol o 7226, a cholled dielectrig o ddim ond 0.07.
I grynhoi, nid yn unig y mae maint gronynnau, cynnwys solet, a phriodweddau rheolegol slyri ceramig yn effeithio ar sefydlogrwydd a chywirdeb y broses argraffu ond maent hefyd yn pennu'n uniongyrchol ddwysedd ac ymateb piezoelectrig cyrff sinteredig, gan eu gwneud yn baramedrau allweddol ar gyfer cyflawni cerameg piezoelectrig wedi'i hargraffu'n 3D perfformiad uchel.
Y prif broses o argraffu samplau BT/UV ar LCD-SLA 3D
Priodweddau cerameg PMN-PT gyda chynnwys solet gwahanol
IV. Sinteru Plasma Gwreichionen
Mae sintro plasma gwreichionen (SPS) yn dechnoleg sintro uwch sy'n defnyddio cerrynt pwls a phwysau mecanyddol a roddir ar bowdrau ar yr un pryd i gyflawni dwysáu cyflym. Yn y broses hon, mae cerrynt yn cynhesu'r mowld a'r powdr yn uniongyrchol, gan gynhyrchu gwres a plasma Joule, gan alluogi sintro effeithlon mewn amser byr (fel arfer o fewn 10 munud). Mae cynhesu cyflym yn hyrwyddo trylediad arwyneb, tra bod rhyddhau gwreichionen yn helpu i gael gwared â nwyon wedi'u hamsugno a haenau ocsid o arwynebau powdr, gan wella perfformiad sintro. Mae'r effaith electrofudo a achosir gan feysydd electromagnetig hefyd yn gwella trylediad atomig.
O'i gymharu â gwasgu poeth traddodiadol, mae SPS yn defnyddio gwresogi mwy uniongyrchol, gan alluogi dwysáu ar dymheredd is wrth atal twf grawn yn effeithiol i gael microstrwythurau mân ac unffurf. Er enghraifft:
- Heb ychwanegion, gan ddefnyddio powdr SiC wedi'i falu fel deunydd crai, cynhyrchodd sinteru ar 2100°C a 70 MPa am 30 munud samplau â dwysedd cymharol o 98%.
- Cynhyrchodd sinteru ar 1700°C a 40 MPa am 10 munud SiC ciwbig gyda dwysedd o 98% a meintiau grawn o ddim ond 30–50 nm.
- Arweiniodd defnyddio powdr SiC gronynnog 80 µm a sinteru ar 1860°C a 50 MPa am 5 munud at serameg SiC perfformiad uchel gyda dwysedd cymharol o 98.5%, microgaledwch Vickers o 28.5 GPa, cryfder plygu o 395 MPa, a chaledwch torri o 4.5 MPa·m^1/2.
Dangosodd dadansoddiad microstrwythurol, wrth i dymheredd sinteru gynyddu o 1600°C i 1860°C, fod mandylledd y deunydd wedi gostwng yn sylweddol, gan agosáu at y dwysedd llawn ar dymheredd uchel.
Microstrwythur cerameg SiC wedi'i sinteru ar wahanol dymheredd: (A) 1600°C, (B) 1700°C, (C) 1790°C a (D) 1860°C
V. Gweithgynhyrchu Ychwanegol
Yn ddiweddar, mae gweithgynhyrchu ychwanegol (AM) wedi dangos potensial aruthrol wrth gynhyrchu cydrannau ceramig cymhleth oherwydd ei broses adeiladu haen wrth haen. Ar gyfer cerameg SiC, mae nifer o dechnolegau AM wedi'u datblygu, gan gynnwys jetio rhwymwr (BJ), 3DP, sinteru laser dethol (SLS), ysgrifennu inc uniongyrchol (DIW), a stereolithograffeg (SL, DLP). Fodd bynnag, mae gan 3DP a DIW gywirdeb is, tra bod SLS yn tueddu i achosi straen thermol a chraciau. Mewn cyferbyniad, mae BJ ac SL yn cynnig manteision mwy wrth gynhyrchu cerameg gymhleth purdeb uchel a manwl gywirdeb uchel.
- Jetio Rhwymwr (BJ)
Mae technoleg BJ yn cynnwys chwistrellu rhwymwr haen wrth haen i bowdr bondio, ac yna dadrwymo a sinteru i gael y cynnyrch ceramig terfynol. Gan gyfuno BJ â threiddiad anwedd cemegol (CVI), paratowyd cerameg SiC crisialog purdeb uchel yn llwyddiannus. Mae'r broses yn cynnwys:
① Ffurfio cyrff gwyrdd ceramig SiC gan ddefnyddio BJ.
② Dwyshau drwy CVI ar 1000°C a 200 Torr.
③ Roedd gan y serameg SiC terfynol ddwysedd o 2.95 g/cm³, dargludedd thermol o 37 W/m·K, a chryfder plygu o 297 MPa.
Diagram sgematig o argraffu jet gludiog (BJ). (A) Model dylunio â chymorth cyfrifiadur (CAD), (B) diagram sgematig o egwyddor BJ, (C) argraffu SiC gan BJ, (D) dwysáu SiC gan ymdreiddiad anwedd cemegol (CVI)
- Stereolithograffeg (SL)
Mae SL yn dechnoleg ffurfio cerameg sy'n seiliedig ar halltu UV gyda chywirdeb eithriadol o uchel a galluoedd cynhyrchu strwythur cymhleth. Mae'r dull hwn yn defnyddio slyri cerameg sy'n sensitif i olau gyda chynnwys solid uchel a gludedd isel i ffurfio cyrff gwyrdd cerameg 3D trwy ffotopolymerization, ac yna dadrwymo a sinteru tymheredd uchel i gael y cynnyrch terfynol.
Gan ddefnyddio slyri SiC 35% cyf., paratowyd cyrff gwyrdd 3D o ansawdd uchel o dan arbelydru UV 405 nm a'u dwysáu ymhellach trwy losgi polymer ar 800°C a thriniaeth PIP. Dangosodd y canlyniadau fod samplau a baratowyd gyda slyri 35% cyf. wedi cyflawni dwysedd cymharol o 84.8%, gan berfformio'n well na'r grwpiau rheoli 30% a 40%.
Drwy gyflwyno SiO₂ lipoffilig a resin epocsi ffenolaidd (PEA) i addasu'r slyri, gwellwyd perfformiad ffotopolymerization yn effeithiol. Ar ôl sintro ar 1600°C am 4 awr, cyflawnwyd trosi bron yn llwyr i SiC, gyda chynnwys ocsigen terfynol o ddim ond 0.12%, gan alluogi cynhyrchu un cam o serameg SiC purdeb uchel, strwythuredig cymhleth heb gamau cyn-ocsideiddio na chyn-dreiddio.
Darlun o'r strwythur argraffu a'i broses sinteru. Ymddangosiad y sampl ar ôl sychu ar (A) 25°C, pyrolysis ar (B) 1000°C, a sinteru ar (C) 1600°C.
Drwy ddylunio slyri cerameg Si₃N₄ sy'n sensitif i olau ar gyfer argraffu 3D stereolithograffeg a defnyddio prosesau dadrwymo-cyn-sintero a heneiddio tymheredd uchel, paratowyd cerameg Si₃N₄ gyda dwysedd damcaniaethol o 93.3%, cryfder tynnol o 279.8 MPa, a chryfder plygu o 308.5–333.2 MPa. Canfu astudiaethau, o dan amodau o gynnwys solid o 45 cyf.% ac amser amlygiad o 10 eiliad, y gellid cael cyrff gwyrdd un haen gyda chywirdeb halltu lefel IT77. Helpodd proses dadrwymo tymheredd isel gyda chyfradd wresogi o 0.1 °C/munud i gynhyrchu cyrff gwyrdd heb graciau.
Mae sintro yn gam allweddol sy'n effeithio ar berfformiad terfynol mewn stereolithograffeg. Mae ymchwil yn dangos y gall ychwanegu cymhorthion sintro wella dwysedd cerameg a phriodweddau mecanyddol yn effeithiol. Gan ddefnyddio CeO₂ fel cymhorthydd sintro a thechnoleg sintro â chymorth maes trydan i baratoi cerameg Si₃N₄ dwysedd uchel, canfuwyd bod CeO₂ yn gwahanu ar ffiniau graen, gan hyrwyddo llithro a dwysáu ffiniau graen. Dangosodd y cerameg canlyniadol galedwch Vickers o HV10/10 (1347.9 ± 2.4) a chaledwch torri o (6.57 ± 0.07) MPa·m¹/². Gyda MgO–Y₂O₃ fel ychwanegion, gwellwyd homogenedd microstrwythur cerameg, gan wella perfformiad yn sylweddol. Ar lefel dopio gyfan o 8% pwysau, cyrhaeddodd cryfder plygu a dargludedd thermol 915.54 MPa a 59.58 W·m⁻¹·K⁻¹, yn y drefn honno.
VI. Casgliad
I grynhoi, mae cerameg silicon carbid (SiC) purdeb uchel, fel deunydd cerameg peirianneg rhagorol, wedi dangos rhagolygon cymhwysiad eang mewn lled-ddargludyddion, awyrofod, ac offer amodau eithafol. Dadansoddodd y papur hwn yn systematig bum llwybr paratoi nodweddiadol ar gyfer cerameg SiC purdeb uchel—sinteru ailgrisialu, sinteru di-bwysau, gwasgu poeth, sinteru plasma gwreichionen, a gweithgynhyrchu ychwanegol—gyda thrafodaethau manwl ar eu mecanweithiau dwysáu, optimeiddio paramedrau allweddol, perfformiad deunyddiau, a'u manteision a'u cyfyngiadau priodol.
Mae'n amlwg bod gan wahanol brosesau nodweddion unigryw o ran cyflawni purdeb uchel, dwysedd uchel, strwythurau cymhleth, a hyfywedd diwydiannol. Mae technoleg gweithgynhyrchu ychwanegol, yn benodol, wedi dangos potensial cryf wrth gynhyrchu cydrannau cymhleth eu siâp a'u haddasu, gyda datblygiadau mewn is-feysydd fel stereolithograffeg a jetio rhwymwyr, gan ei gwneud yn gyfeiriad datblygu pwysig ar gyfer paratoi cerameg SiC purdeb uchel.
Mae angen i ymchwil yn y dyfodol ar baratoi cerameg SiC purdeb uchel ymchwilio'n ddyfnach, gan hyrwyddo'r newid o gymwysiadau peirianneg ar raddfa labordy i gymwysiadau peirianneg ar raddfa fawr sy'n ddibynadwy iawn, a thrwy hynny ddarparu cefnogaeth ddeunyddiau hanfodol ar gyfer gweithgynhyrchu offer pen uchel a thechnolegau gwybodaeth y genhedlaeth nesaf.
Mae XKH yn fenter uwch-dechnoleg sy'n arbenigo mewn ymchwilio a chynhyrchu deunyddiau ceramig perfformiad uchel. Mae'n ymroddedig i ddarparu atebion wedi'u teilwra i gwsmeriaid ar ffurf cerameg silicon carbid (SiC) purdeb uchel. Mae gan y cwmni dechnolegau paratoi deunyddiau uwch a galluoedd prosesu manwl gywir. Mae ei fusnes yn cwmpasu ymchwil, cynhyrchu, prosesu manwl gywir, a thrin arwyneb cerameg SiC purdeb uchel, gan fodloni gofynion llym lled-ddargludyddion, ynni newydd, awyrofod a meysydd eraill ar gyfer cydrannau ceramig perfformiad uchel. Gan fanteisio ar brosesau sinteru aeddfed a thechnolegau gweithgynhyrchu ychwanegol, gallwn gynnig gwasanaeth un stop i gwsmeriaid o optimeiddio fformiwla deunyddiau, ffurfio strwythur cymhleth i brosesu manwl gywir, gan sicrhau bod gan y cynhyrchion briodweddau mecanyddol rhagorol, sefydlogrwydd thermol a gwrthsefyll cyrydiad.
Amser postio: Gorff-30-2025