Qeramika e karbidit të silicit (SiC) me pastërti të lartë është shfaqur si materiale ideale për komponentët kritikë në industrinë gjysmëpërçuese, hapësirës ajrore dhe kimike për shkak të përçueshmërisë së tyre të jashtëzakonshme termike, stabilitetit kimik dhe forcës mekanike. Me kërkesat në rritje për pajisje qeramike me performancë të lartë dhe ndotje të ulët, zhvillimi i teknologjive efikase dhe të shkallëzueshme të përgatitjes për qeramikën SiC me pastërti të lartë është bërë një fokus global kërkimor. Ky punim shqyrton në mënyrë sistematike metodat kryesore aktuale të përgatitjes për qeramikën SiC me pastërti të lartë, duke përfshirë sinterimin e rikristalizimit, sinterimin pa presion (PS), presimin e nxehtë (HP), sinterimin me plazmë shkëndijë (SPS) dhe prodhimin aditiv (AM), me theks në diskutimin e mekanizmave të sinterimit, parametrave kryesorë, vetive të materialeve dhe sfidave ekzistuese të secilit proces.
Zbatimi i qeramikës SiC në fushat ushtarake dhe inxhinierike
Aktualisht, përbërësit qeramikë SiC me pastërti të lartë përdoren gjerësisht në pajisjet e prodhimit të pllakave të silikonit, duke marrë pjesë në procese thelbësore si oksidimi, litografia, gdhendja dhe implantimi jonik. Me përparimin e teknologjisë së pllakave, rritja e madhësive të pllakave është bërë një trend i rëndësishëm. Madhësia aktuale kryesore e pllakave është 300 mm, duke arritur një ekuilibër të mirë midis kostos dhe kapacitetit të prodhimit. Megjithatë, i nxitur nga Ligji i Moore-it, prodhimi masiv i pllakave 450 mm është tashmë në axhendë. Plastikat më të mëdha zakonisht kërkojnë forcë më të lartë strukturore për t'i rezistuar deformimit dhe deformimit, duke nxitur më tej kërkesën në rritje për përbërës qeramikë SiC me madhësi të madhe, rezistencë të lartë dhe pastërti të lartë. Në vitet e fundit, prodhimi aditiv (printimi 3D), si një teknologji e shpejtë prototipimi që nuk kërkon forma, ka demonstruar potencial të jashtëzakonshëm në prodhimin e pjesëve qeramike SiC me strukturë komplekse për shkak të ndërtimit të saj shtresë pas shtrese dhe aftësive fleksibile të dizajnit, duke tërhequr vëmendje të gjerë.
Ky punim do të analizojë në mënyrë sistematike pesë metoda përfaqësuese të përgatitjes për qeramikën SiC me pastërti të lartë - sinterizimi me rikristalizim, sinterizimi pa presion, presimi në të nxehtë, sinterizimi me plazmë me shkëndijë dhe prodhimi aditiv - duke u përqendruar në mekanizmat e tyre të sinterizimit, strategjitë e optimizimit të procesit, karakteristikat e performancës së materialeve dhe perspektivat e aplikimit industrial.
Kërkesat për lëndë të parë të karbidit të silicit me pastërti të lartë
I. Sinterimi i rikristalizimit
Karbidi i silicit të rikristalizuar (RSiC) është një material SiC me pastërti të lartë i përgatitur pa ndihmës sinterimi në temperatura të larta 2100–2500°C. Që kur Fredriksson zbuloi për herë të parë fenomenin e rikristalizimit në fund të shekullit të 19-të, RSiC ka tërhequr vëmendje të konsiderueshme për shkak të kufijve të pastër të kokrrizave dhe mungesës së fazave dhe papastërtive të qelqit. Në temperatura të larta, SiC shfaq presion relativisht të lartë të avullit, dhe mekanizmi i tij i sinterimit përfshin kryesisht një proces avullimi-kondensimi: kokrrizat e imëta avullohen dhe ridepozitohen në sipërfaqet e kokrrizave më të mëdha, duke nxitur rritjen e qafës dhe lidhjen e drejtpërdrejtë midis kokrrizave, duke rritur kështu forcën e materialit.
Në vitin 1990, Kriegesmann përgatiti RSiC me një dendësi relative prej 79.1% duke përdorur derdhje rrëshqitëse në 2200°C, me prerjen tërthore që tregonte një mikrostrukturë të përbërë nga kokrriza të trasha dhe pore. Më pas, Yi et al. përdorën derdhje xheli për të përgatitur trupa të gjelbër dhe i sinterizuan ato në 2450°C, duke marrë qeramikë RSiC me një dendësi vëllimore prej 2.53 g/cm³ dhe një rezistencë ndaj përkuljes prej 55.4 MPa.
Sipërfaqja e thyerjes SEM e RSiC
Krahasuar me SiC të dendur, RSiC ka dendësi më të ulët (afërsisht 2.5 g/cm³) dhe rreth 20% porozitet të hapur, duke kufizuar performancën e tij në aplikimet me rezistencë të lartë. Prandaj, përmirësimi i dendësisë dhe vetive mekanike të RSiC është bërë një fokus kyç kërkimor. Sung et al. propozuan infiltrimin e silicit të shkrirë në kompakte të përziera karbon/β-SiC dhe rikristalizimin në 2200°C, duke ndërtuar me sukses një strukturë rrjeti të përbërë nga kokrriza të trasha α-SiC. RSiC që rezultoi arriti një dendësi prej 2.7 g/cm³ dhe një rezistencë ndaj përkuljes prej 134 MPa, duke ruajtur stabilitet të shkëlqyer mekanik në temperatura të larta.
Për të rritur më tej dendësinë, Guo et al. përdorën teknologjinë e infiltrimit dhe pirolizës së polimerit (PIP) për trajtime të shumëfishta të RSiC. Duke përdorur tretësira PCS/ksilen dhe slurre SiC/PCS/ksilen si infiltrante, pas 3-6 cikleve PIP, dendësia e RSiC u përmirësua ndjeshëm (deri në 2.90 g/cm³), së bashku me rezistencën e saj në përkulje. Përveç kësaj, ata propozuan një strategji ciklike që kombinonte PIP dhe rikristalizimin: pirolizë në 1400°C e ndjekur nga rikristalizimi në 2400°C, duke pastruar në mënyrë efektive bllokimet e grimcave dhe duke zvogëluar porozitetin. Materiali përfundimtar RSiC arriti një dendësi prej 2.99 g/cm³ dhe një rezistencë në përkulje prej 162.3 MPa, duke demonstruar performancë të jashtëzakonshme gjithëpërfshirëse.
Imazhe SEM të evolucionit të mikrostrukturës së RSiC të lëmuar pas impregnimit të polimerit dhe cikleve të rikristalizimit të pirolizës (PIP): RSiC fillestare (A), pas ciklit të parë të rikristalizimit PIP (B) dhe pas ciklit të tretë (C)
II. Sinterim pa presion
Qeramika e karabit të silicit (SiC) të sinterizuar pa presion zakonisht përgatitet duke përdorur pluhur SiC ultra të imët me pastërti të lartë si lëndë e parë, me sasi të vogla të ndihmësve të sinterizimit të shtuar, dhe sinterizohet në një atmosferë inerte ose vakum në 1800–2150°C. Kjo metodë është e përshtatshme për prodhimin e komponentëve qeramikë me madhësi të madhe dhe me strukturë komplekse. Megjithatë, meqenëse SiC lidhet kryesisht kovalentisht, koeficienti i tij i vetë-difuzionit është jashtëzakonisht i ulët, duke e bërë të vështirë dendësimin pa ndihmës të sinterizimit.
Bazuar në mekanizmin e sinterizimit, sinterizimi pa presion mund të ndahet në dy kategori: sinterizim pa presion në fazë të lëngshme (PLS-SiC) dhe sinterizim pa presion në gjendje të ngurtë (PSS-SiC).
1.1 PLS-SiC (Sinterizim në Fazë të Lëngshme)
PLS-SiC zakonisht sinterizohet nën 2000°C duke shtuar afërsisht 10% në peshë të ndihmësve të sinterizimit eutektik (si Al₂O₃, CaO, MgO, TiO₂ dhe okside të rralla të tokës RE₂O₃) për të formuar një fazë të lëngshme, duke nxitur rirregullimin e grimcave dhe transferimin e masës për të arritur dendësimin. Ky proces është i përshtatshëm për qeramikat SiC të gradës industriale, por nuk ka pasur raportime për SiC me pastërti të lartë të arritur përmes sinterizimit në fazë të lëngshme.
1.2 PSS-SiC (Sinterizim në gjendje të ngurtë)
PSS-SiC përfshin dendësimin në gjendje të ngurtë në temperatura mbi 2000°C me afërsisht 1% në peshë të aditivëve. Ky proces mbështetet kryesisht në difuzionin atomik dhe rirregullimin e kokrrizave të nxitur nga temperaturat e larta për të zvogëluar energjinë sipërfaqësore dhe për të arritur dendësimin. Sistemi BC (bor-karbon) është një kombinim i zakonshëm aditivësh, i cili mund të ulë energjinë kufitare të kokrrizave dhe të largojë SiO₂ nga sipërfaqja e SiC. Megjithatë, aditivët tradicionalë BC shpesh futin papastërti të mbetura, duke zvogëluar pastërtinë e SiC.
Duke kontrolluar përmbajtjen e aditivëve (B 0.4% në peshë, C 1.8% në peshë) dhe duke u sinterizuar në 2150°C për 0.5 orë, u morën qeramika SiC me pastërti të lartë me një pastërti prej 99.6% në peshë dhe një dendësi relative prej 98.4%. Mikrostruktura tregoi kokrriza kolone (disa mbi 450 µm në gjatësi), me pore të vogla në kufijtë e kokrrizave dhe grimca grafiti brenda kokrrizave. Qeramika shfaqi një rezistencë ndaj përkuljes prej 443 ± 27 MPa, një modul elastik prej 420 ± 1 GPa dhe një koeficient zgjerimi termik prej 3.84 × 10⁻6 K⁻¹ në diapazonin e temperaturës së dhomës deri në 600°C, duke demonstruar performancë të shkëlqyer të përgjithshme.
Mikrostruktura e PSS-SiC: (A) Imazhi SEM pas lustrimit dhe gdhendjes me NaOH; (BD) Imazhe BSD pas lustrimit dhe gdhendjes
III. Sinterim me Presje të Nxehtë
Sinterimi me presim të nxehtë (HP) është një teknikë dendësimi që aplikon njëkohësisht nxehtësi dhe presion njëaksial në materialet pluhur në kushte të temperaturës dhe presionit të lartë. Presioni i lartë pengon ndjeshëm formimin e poreve dhe kufizon rritjen e kokrrizave, ndërsa temperatura e lartë nxit bashkimin e kokrrizave dhe formimin e strukturave të dendura, duke prodhuar në fund qeramikë SiC me dendësi të lartë dhe pastërti të lartë. Për shkak të natyrës drejtuese të presimit, ky proces tenton të shkaktojë anizotropi kokrrizash, duke ndikuar në vetitë mekanike dhe të konsumimit.
Qeramika e pastër SiC është e vështirë të dendësohet pa aditivë, duke kërkuar sinterim me presion ultra të lartë. Nadeau et al. përgatitën me sukses SiC plotësisht të dendur pa aditivë në 2500°C dhe 5000 MPa; Sun et al. morën materiale të mëdha β-SiC me një fortësi Vickers deri në 41.5 GPa në 25 GPa dhe 1400°C. Duke përdorur presion prej 4 GPa, qeramika SiC me dendësi relative prej afërsisht 98% dhe 99%, fortësi prej 35 GPa dhe modul elastik prej 450 GPa u përgatitën në 1500°C dhe 1900°C, përkatësisht. Sinterimi i pluhurit SiC me madhësi mikroni në 5 GPa dhe 1500°C dha qeramikë me një fortësi prej 31.3 GPa dhe një dendësi relative prej 98.4%.
Edhe pse këto rezultate tregojnë se presioni ultra i lartë mund të arrijë dendësim pa aditivë, kompleksiteti dhe kostoja e lartë e pajisjeve të kërkuara kufizojnë aplikimet industriale. Prandaj, në përgatitjen praktike, aditivët në gjurmë ose granulimi i pluhurit përdoren shpesh për të rritur forcën lëvizëse të sinterimit.
Duke shtuar 4% në peshë rrëshirë fenolike si një aditiv dhe duke u sinterizuar në 2350°C dhe 50 MPa, u morën qeramika SiC me një shkallë dendësimi prej 92% dhe pastërti prej 99.998%. Duke përdorur sasi të ulëta aditivësh (acid borik dhe D-fruktozë) dhe duke u sinterizuar në 2050°C dhe 40 MPa, u përgatit SiC me pastërti të lartë me një dendësi relative >99.5% dhe përmbajtje të mbetur B prej vetëm 556 ppm. Imazhet SEM treguan se, krahasuar me mostrat e sinterizuara pa presion, mostrat e presuar në të nxehtë kishin kokrriza më të vogla, më pak pore dhe dendësi më të lartë. Rezistenca në përkulje ishte 453.7 ± 44.9 MPa, dhe moduli elastik arriti në 444.3 ± 1.1 GPa.
Duke zgjatur kohën e mbajtjes në 1900°C, madhësia e kokrrizave u rrit nga 1.5 μm në 1.8 μm dhe përçueshmëria termike u përmirësua nga 155 në 167 W·m⁻¹·K⁻¹, ndërkohë që rriti edhe rezistencën ndaj korrozionit të plazmës.
Nën kushtet e 1850°C dhe 30 MPa, presimi i nxehtë dhe presimi i shpejtë i nxehtë i pluhurit SiC të granuluar dhe të pjekur dha qeramikë β-SiC plotësisht të dendur pa asnjë aditiv, me një dendësi prej 3.2 g/cm³ dhe një temperaturë sinterimi 150–200°C më të ulët se proceset tradicionale. Qeramika shfaqi një fortësi prej 2729 GPa, rezistencë ndaj thyerjes prej 5.25–5.30 MPa·m^1/2, dhe rezistencë të shkëlqyer ndaj zvarritjes (shkallë zvarritjeje prej 9.9 × 10⁻¹⁰ s⁻¹ dhe 3.8 × 10⁻⁹ s⁻¹ në 1400°C/1450°C dhe 100 MPa).
(A) Imazh SEM i sipërfaqes së lëmuar; (B) Imazh SEM i sipërfaqes së thyerjes; (C, D) Imazh BSD i sipërfaqes së lëmuar
Në kërkimin e printimit 3D për qeramikën piezoelektrike, lëngu qeramik, si faktori kryesor që ndikon në formimin dhe performancën, është bërë një fokus kyç në vend dhe në nivel ndërkombëtar. Studimet aktuale në përgjithësi tregojnë se parametra të tillë si madhësia e grimcave të pluhurit, viskoziteti i lëngut dhe përmbajtja e lëndës së ngurtë ndikojnë ndjeshëm në cilësinë e formimit dhe vetitë piezoelektrike të produktit përfundimtar.
Hulumtimet kanë zbuluar se slurritë qeramike të përgatitura duke përdorur pluhura titanati bariumi me madhësi mikron, submikron dhe nanospecifike shfaqin ndryshime të rëndësishme në proceset stereolitografike (p.sh., LCD-SLA). Ndërsa madhësia e grimcave zvogëlohet, viskoziteti i slurit rritet ndjeshëm, me pluhurat me madhësi nano që prodhojnë slurri me viskozitete që arrijnë miliarda mPa·s. Slurritë me pluhura me madhësi mikron janë të prirura për shkëputje dhe zhveshje gjatë printimit, ndërsa pluhurat nënmikron dhe nanospecifike shfaqin sjellje formimi më të qëndrueshme. Pas sinterimit në temperaturë të lartë, mostrat qeramike që rezultuan arritën një dendësi prej 5.44 g/cm³, një koeficient piezoelektrik (d₃₃) prej afërsisht 200 pC/N, dhe faktorë të ulët humbjeje, duke shfaqur veti të shkëlqyera të reagimit elektromekanik.
Për më tepër, në proceset e mikro-stereolitografisë, rregullimi i përmbajtjes së ngurtë të slurreve të tipit PZT (p.sh., 75% në peshë) dha trupa të sinterizuar me një dendësi prej 7.35 g/cm³, duke arritur një konstante piezoelektrike deri në 600 pC/N nën fusha elektrike polarizimi. Hulumtimi mbi kompensimin e deformimit në shkallë mikro përmirësoi ndjeshëm saktësinë e formimit, duke rritur saktësinë gjeometrike deri në 80%.
Një studim tjetër mbi qeramikën piezoelektrike PMN-PT zbuloi se përmbajtja e lëndës së ngurtë ndikon në mënyrë kritike në strukturën dhe vetitë elektrike të qeramikës. Në 80% të peshës së përmbajtjes së lëndës së ngurtë, nënproduktet shfaqeshin lehtësisht në qeramikë; ndërsa përmbajtja e lëndës së ngurtë rritej në 82% të peshës dhe më lart, nënproduktet zhdukeshin gradualisht dhe struktura qeramike u bë më e pastër, me performancë të përmirësuar ndjeshëm. Në 82% të peshës, qeramika shfaqi veti elektrike optimale: një konstante piezoelektrike prej 730 pC/N, permitivitet relativ prej 7226 dhe humbje dielektrike vetëm 0.07.
Si përmbledhje, madhësia e grimcave, përmbajtja e lëndëve të ngurta dhe vetitë reologjike të slurreve qeramike jo vetëm që ndikojnë në stabilitetin dhe saktësinë e procesit të printimit, por gjithashtu përcaktojnë drejtpërdrejt dendësinë dhe përgjigjen piezoelektrike të trupave të sinterizuar, duke i bërë ato parametra kryesorë për arritjen e qeramikës piezoelektrike të printuar në 3D me performancë të lartë.
Procesi kryesor i printimit 3D LCD-SLA të mostrave BT/UV
Vetitë e qeramikës PMN-PT me përmbajtje të ndryshme të ngurta
IV. Sinterimi me plazmë me shkëndijë
Sinterimi me plazmë shkëndijë (SPS) është një teknologji e përparuar sinterimi që përdor rrymë pulsuese dhe presion mekanik të aplikuar njëkohësisht në pluhura për të arritur dendësim të shpejtë. Në këtë proces, rryma ngroh drejtpërdrejt formën dhe pluhurin, duke gjeneruar nxehtësi xhaule dhe plazmë, duke mundësuar sinterim efikas në një kohë të shkurtër (zakonisht brenda 10 minutash). Ngrohja e shpejtë nxit difuzionin sipërfaqësor, ndërsa shkarkimi i shkëndijës ndihmon në heqjen e gazrave të adsorbuara dhe shtresave të oksidit nga sipërfaqet e pluhurit, duke përmirësuar performancën e sinterimit. Efekti i elektromigrimit i shkaktuar nga fushat elektromagnetike gjithashtu rrit difuzionin atomik.
Krahasuar me presimin tradicional të nxehtë, SPS përdor ngrohje më të drejtpërdrejtë, duke mundësuar dendësimin në temperatura më të ulëta, ndërkohë që pengon në mënyrë efektive rritjen e kokrrizave për të përftuar mikrostruktura të imëta dhe uniforme. Për shembull:
- Pa aditivë, duke përdorur pluhur SiC të bluar si lëndë të parë, sinterimi në 2100°C dhe 70 MPa për 30 minuta dha mostra me dendësi relative 98%.
- Sinterimi në 1700°C dhe 40 MPa për 10 minuta prodhoi SiC kub me dendësi 98% dhe madhësi kokrrizash vetëm 30-50 nm.
- Përdorimi i pluhurit granular SiC 80 µm dhe sinterimi në 1860°C dhe 50 MPa për 5 minuta rezultoi në qeramikë SiC me performancë të lartë me dendësi relative 98.5%, mikrofortësi Vickers prej 28.5 GPa, rezistencë në përkulje prej 395 MPa dhe rezistencë ndaj thyerjes prej 4.5 MPa·m^1/2.
Analiza mikrostrukturore tregoi se, ndërsa temperatura e sinterimit u rrit nga 1600°C në 1860°C, poroziteti i materialit u ul ndjeshëm, duke iu afruar dendësisë së plotë në temperatura të larta.
Mikrostruktura e qeramikës SiC të sinterizuar në temperatura të ndryshme: (A) 1600°C, (B) 1700°C, (C) 1790°C dhe (D) 1860°C
V. Prodhimi Aditiv
Prodhimi aditiv (AM) kohët e fundit ka demonstruar një potencial të jashtëzakonshëm në prodhimin e komponentëve kompleksë qeramikë për shkak të procesit të ndërtimit shtresë pas shtrese. Për qeramikat SiC, janë zhvilluar teknologji të shumta AM, duke përfshirë hedhjen e lidhësit (BJ), 3DP, sinterimin selektiv me lazer (SLS), shkrimin direkt me bojë (DIW) dhe stereolitografinë (SL, DLP). Megjithatë, 3DP dhe DIW kanë saktësi më të ulët, ndërsa SLS tenton të shkaktojë stres termik dhe çarje. Në të kundërt, BJ dhe SL ofrojnë përparësi më të mëdha në prodhimin e qeramikës komplekse me pastërti të lartë dhe precizion të lartë.
- Binder Jetting (BJ)
Teknologjia BJ përfshin spërkatjen shtresë pas shtrese të lidhësit në pluhurin e lidhjes, e ndjekur nga heqja e lidhjes dhe sinterimi për të përftuar produktin përfundimtar qeramik. Duke kombinuar BJ me infiltrimin kimik të avullit (CVI), qeramika SiC me pastërti të lartë dhe plotësisht kristalore u përgatit me sukses. Procesi përfshin:
① Formimi i trupave të gjelbër qeramikë SiC duke përdorur BJ.
② Dendësimi nëpërmjet CVI në 1000°C dhe 200 Torr.
③ Qeramika përfundimtare SiC kishte një dendësi prej 2.95 g/cm³, përçueshmëri termike prej 37 W/m·K dhe rezistencë ndaj përkuljes prej 297 MPa.
Diagrama skematike e printimit me avion ngjitës (BJ). (A) Modeli i projektimit me ndihmën e kompjuterit (CAD), (B) diagrama skematike e parimit të BJ, (C) printimi i SiC me anë të BJ, (D) dendësimi i SiC me anë të infiltrimit kimik të avujve (CVI)
- Stereolitografia (SL)
SL është një teknologji formimi qeramike e bazuar në tharjen me UV me saktësi jashtëzakonisht të lartë dhe aftësi fabrikimi të strukturës komplekse. Kjo metodë përdor slurre qeramike fotosensitive me përmbajtje të lartë të solideve dhe viskozitet të ulët për të formuar trupa të gjelbër qeramikë 3D përmes fotopolimerizimit, i ndjekur nga shkëputja e lidhjes dhe sinterimi në temperaturë të lartë për të marrë produktin përfundimtar.
Duke përdorur një lëng SiC me 35% vol., trupa të gjelbër 3D me cilësi të lartë u përgatitën nën rrezatim UV 405 nm dhe u dendësuan më tej nëpërmjet djegies së polimerit në 800°C dhe trajtimit PIP. Rezultatet treguan se mostrat e përgatitura me lëng 35% vol. arritën një dendësi relative prej 84.8%, duke tejkaluar grupet e kontrollit 30% dhe 40%.
Duke futur SiO₂ lipofilik dhe rrëshirë epoksi fenolike (PEA) për të modifikuar lëngun, performanca e fotopolimerizimit u përmirësua në mënyrë efektive. Pas sinterimit në 1600°C për 4 orë, u arrit shndërrimi pothuajse i plotë në SiC, me përmbajtje përfundimtare oksigjeni prej vetëm 0.12%, duke mundësuar prodhimin me një hap të qeramikës SiC me pastërti të lartë dhe strukturë komplekse pa hapa para-oksidimi ose para-infiltrimi.
Ilustrim i strukturës së shtypjes dhe procesit të saj të sinterimit. Pamja e mostrës pas tharjes në (A) 25°C, pirolizës në (B) 1000°C dhe sinterimit në (C) 1600°C.
Duke projektuar slurre qeramike fotosensitive Si₃N₄ për printim stereolitografik 3D dhe duke përdorur procese të çlidhjes-parasinterizimit dhe plakjes në temperaturë të lartë, u përgatitën qeramika Si₃N₄ me dendësi teorike 93.3%, rezistencë në tërheqje prej 279.8 MPa dhe rezistencë në përkulje prej 308.5–333.2 MPa. Studimet zbuluan se në kushte me përmbajtje të ngurtë prej 45% vol. dhe kohë ekspozimi prej 10 s, mund të merren trupa të gjelbër me një shtresë të vetme me saktësi kurimi në nivelin IT77. Një proces çlidhjeje në temperaturë të ulët me një shpejtësi ngrohjeje prej 0.1 °C/min ndihmoi në prodhimin e trupave të gjelbër pa çarje.
Sinterimi është një hap kyç që ndikon në performancën përfundimtare në stereolitografi. Hulumtimet tregojnë se shtimi i ndihmësve të sinterimit mund të përmirësojë në mënyrë efektive dendësinë qeramike dhe vetitë mekanike. Duke përdorur CeO₂ si një ndihmës sinterimi dhe teknologjinë e sinterimit të asistuar nga fusha elektrike për të përgatitur qeramikë Si₃N₄ me dendësi të lartë, u zbulua se CeO₂ segregohet në kufijtë e kokrrizave, duke nxitur rrëshqitjen dhe dendësimin e kufijve të kokrrizave. Qeramika që rezultoi shfaqi fortësi Vickers prej HV10/10 (1347.9 ± 2.4) dhe rezistencë ndaj thyerjes prej (6.57 ± 0.07) MPa·m¹/². Me MgO–Y₂O₃ si aditivë, homogjeniteti i mikrostrukturës qeramike u përmirësua, duke rritur ndjeshëm performancën. Në një nivel total dopingu prej 8% në peshë, forca në përkulje dhe përçueshmëria termike arritën përkatësisht 915.54 MPa dhe 59.58 W·m⁻¹·K⁻¹.
VI. Përfundim
Si përmbledhje, qeramika e karbidit të silicit (SiC) me pastërti të lartë, si një material qeramik inxhinierik i shquar, ka demonstruar perspektiva të gjera aplikimi në gjysmëpërçues, hapësirë ajrore dhe pajisje në kushte ekstreme. Ky punim analizoi në mënyrë sistematike pesë rrugë tipike përgatitjeje për qeramikën SiC me pastërti të lartë - sinterizimi me rikristalizim, sinterizimi pa presion, presimi i nxehtë, sinterizimi me plazmë shkëndijë dhe prodhimi aditiv - me diskutime të hollësishme mbi mekanizmat e tyre të dendësimit, optimizimin e parametrave kryesorë, performancën e materialit dhe avantazhet dhe kufizimet përkatëse.
Është e qartë se procese të ndryshme kanë karakteristika unike në aspektin e arritjes së pastërtisë së lartë, dendësisë së lartë, strukturave komplekse dhe fizibilitetit industrial. Teknologjia e prodhimit aditiv, në veçanti, ka treguar potencial të fortë në prodhimin e komponentëve me forma komplekse dhe të personalizuara, me përparime në nënfusha si stereolitografia dhe derdhja me lidhës, duke e bërë atë një drejtim të rëndësishëm zhvillimi për përgatitjen e qeramikës SiC me pastërti të lartë.
Hulumtimet e ardhshme mbi përgatitjen e qeramikës SiC me pastërti të lartë duhet të thellohen më shumë, duke nxitur kalimin nga aplikimet inxhinierike në shkallë laboratorike në ato shumë të besueshme dhe në shkallë të gjerë, duke siguruar kështu mbështetje materiale kritike për prodhimin e pajisjeve të nivelit të lartë dhe teknologjitë e informacionit të gjeneratës së ardhshme.
XKH është një ndërmarrje e teknologjisë së lartë e specializuar në kërkimin dhe prodhimin e materialeve qeramike me performancë të lartë. Është e përkushtuar për të ofruar zgjidhje të personalizuara për klientët në formën e qeramikës së karbidit të silicit (SiC) me pastërti të lartë. Kompania zotëron teknologji të përparuara të përgatitjes së materialeve dhe aftësi përpunimi të saktë. Biznesi i saj përfshin kërkimin, prodhimin, përpunimin e saktë dhe trajtimin sipërfaqësor të qeramikës SiC me pastërti të lartë, duke përmbushur kërkesat e rrepta të gjysmëpërçuesve, energjisë së re, hapësirës ajrore dhe fushave të tjera për komponentët qeramikë me performancë të lartë. Duke shfrytëzuar proceset e pjekura të sinterimit dhe teknologjitë e prodhimit aditiv, ne mund t'u ofrojmë klientëve një shërbim të plotë, nga optimizimi i formulës së materialit, formimi i strukturës komplekse deri te përpunimi i saktë, duke siguruar që produktet të kenë veti të shkëlqyera mekanike, stabilitet termik dhe rezistencë ndaj korrozionit.
Koha e postimit: 30 korrik 2025