يۇقىرى ساپلىقتىكى كرېمنىي كاربون ساپال تەييارلىق تېخنىكىسىنىڭ تەرەققىياتى

يۇقىرى ساپلىقتىكى كرېمنىي كاربون (SiC) ساپال بۇيۇملىرى ئالاھىدە ئۆتكۈزگۈچ ، خىمىيىلىك مۇقىملىق ۋە مېخانىك كۈچلۈكلىكى سەۋەبىدىن يېرىم ئۆتكۈزگۈچ ، ئالەم قاتنىشى ۋە خىمىيىلىك سانائىتىدىكى ھالقىلىق زاپچاسلارنىڭ كۆڭۈلدىكىدەك ماتېرىيالى سۈپىتىدە ئوتتۇرىغا چىقتى. يۇقىرى ئىقتىدارلىق ، تۆۋەن بۇلغىنىشتىن ياسالغان ساپال بۇيۇملارغا بولغان ئېھتىياجنىڭ ئېشىشىغا ئەگىشىپ ، يۇقىرى ساپلىقتىكى SiC ساپال بۇيۇملىرىنىڭ ئۈنۈملۈك ۋە كېڭەيتىشكە بولىدىغان تەييارلىق تېخنىكىسىنى تەرەققىي قىلدۇرۇش دۇنياۋى تەتقىقات مەركىزىگە ئايلاندى. بۇ قەغەز يۇقىرى ساپلىقتىكى SiC ساپال بۇيۇملىرىنىڭ نۆۋەتتىكى ئاساسلىق تەييارلىق ئۇسۇللىرىنى سىستېمىلىق كۆزدىن كەچۈردى ، بۇلار قايتا قۇراشتۇرۇش سىنىقى ، بېسىمسىز سىنتلاش (PS) ، قىزىق بېسىش (HP) ، ئۇچقۇن پلازما سىنتلاش (SPS) ۋە خۇرۇچ ياساش (AM) قاتارلىقلارنى ئۆز ئىچىگە ئالىدۇ ، بۇنىڭدا ھەر بىر جەرياندىكى گۇناھ مېخانىزىمى ، ئاچقۇچلۇق پارامېتىرلار ، ماددى خۇسۇسىيەتلەر ۋە مەۋجۇت خىرىسلار مۇزاكىرە قىلىنىدۇ.

ھەربىي ۋە قۇرۇلۇش ساھەسىدە SiC ساپال بۇيۇملىرىنىڭ قوللىنىلىشى

ھازىر ، يۇقىرى ساپلىقتىكى SiC ساپال زاپچاسلىرى كرېمنىيلىق ۋافېر ئىشلەپچىقىرىش ئۈسكۈنىلىرىدە كەڭ كۆلەمدە ئىشلىتىلىپ ، ئوكسىدلىنىش ، تاش مەتبەئە ، قىچىشىش ۋە ئىئون كۆچۈرۈش قاتارلىق يادرولۇق جەريانلارغا قاتناشتى. ۋافېر تېخنىكىسىنىڭ تەرەققىي قىلىشىغا ئەگىشىپ ، ۋافېرنىڭ چوڭ-كىچىكلىكى كۆرۈنەرلىك يۈزلىنىشكە ئايلاندى. ھازىرقى ئاساسىي ئېقىندىكى ۋافېرنىڭ چوڭلۇقى 300 مىللىمېتىر بولۇپ ، تەننەرخ بىلەن ئىشلەپچىقىرىش ئىقتىدارى ئوتتۇرىسىدا ياخشى تەڭپۇڭلۇقنى ئەمەلگە ئاشۇرىدۇ. قانداقلا بولمىسۇن ، مور قانۇنىنىڭ تۈرتكىسىدە ، 450 مىللىمېتىرلىق ۋافېرنىڭ تۈركۈملەپ ئىشلەپچىقىرىلىشى ئاللىقاچان كۈن تەرتىپىگە كەلدى. چوڭ ۋافېرلار ئادەتتە ئۇرۇش ۋە شەكلى ئۆزگىرىپ كېتىشكە قارشى تۇرۇش ئۈچۈن تېخىمۇ يۇقىرى قۇرۇلما كۈچى تەلەپ قىلىپ ، چوڭ-كىچىك ، كۈچلۈك ، يۇقىرى ساپلىقتىكى SiC ساپال زاپچاسلىرىغا بولغان ئېھتىياجنىڭ ئېشىشىنى تېخىمۇ ئىلگىرى سۈرىدۇ. يېقىنقى يىللاردىن بۇيان ، خۇرۇچ ياساش (3D بېسىش) قېلىپنى تەلەپ قىلمايدىغان تېز سۈرئەتلىك تەقلىد قىلىش تېخنىكىسى بولۇش سۈپىتى بىلەن ، قاتلاممۇ-قاتلام قۇرۇلۇش ۋە جانلىق لايىھىلەش ئىقتىدارى سەۋەبىدىن مۇرەككەپ قۇرۇلمىلىق SiC ساپال زاپچاسلىرىنى ياساشتا غايەت زور يوشۇرۇن كۈچنى نامايان قىلىپ ، كىشىلەرنىڭ دىققىتىنى قوزغىدى.

بۇ ماقالىدە يۇقىرى ساپلىقتىكى SiC ساپال بۇيۇملىرىنىڭ بەش خىل ۋەكىللىك تەييارلاش ئۇسۇلى - قايتا قۇراشتۇرۇش ، بېسىمسىز گۇناھ ، ئىسسىق بېسىش ، ئۇچقۇن پلازما قېزىش ۋە خۇرۇچ ياساش قاتارلىق بەش خىل ۋەكىللىك تەييارلىق ئۇسۇلى سىستېمىلىق تەھلىل قىلىنىپ ، ئۇلارنىڭ گۇناھ ئۆتكۈزۈش مېخانىزمى ، جەرياننى ئەلالاشتۇرۇش ئىستراتېگىيىسى ، ماددى ئىقتىدار ئالاھىدىلىكى ۋە سانائەت قوللىنىش ئىستىقبالى قاتارلىقلار بار.

يۇقىرى ساپلىقتىكى كرېمنىي كاربون خام ئەشيا تەلىپى

I. قايتا قۇراشتۇرۇش

قايتا ياسالغان كرېمنىي كاربون (RSiC) يۇقىرى ساپلىقتىكى SiC ماتېرىيالى بولۇپ ، يۇقىرى تېمپېراتۇرا ° C 2100-2500 ° C قا يېتىدۇ. فرېدرىكسون 19-ئەسىرنىڭ ئاخىرىدا تۇنجى قېتىم قايتا قۇرۇش ھادىسىسىنى بايقىغاندىن بۇيان ، RSiC پاكىز ئاشلىق چېگرىسى ۋە ئەينەك باسقۇچ ۋە بۇلغانمىلار بولمىغاچقا ، كىشىلەرنىڭ دىققىتىنى قوزغىدى. يۇقىرى تېمپېراتۇرىدا ، SiC بىر قەدەر يۇقىرى ھور بېسىمىنى نامايەن قىلىدۇ ، ئۇنىڭ سىنغا ئېلىش مېخانىزمى ئاساسلىقى پارغا ئايلىنىش-قويۇقلىشىش جەريانىنى ئۆز ئىچىگە ئالىدۇ: ئىنچىكە دانلار چوڭ دانلارنىڭ يۈزىگە پارلىنىپ قايتا ئورنىتىلىدۇ ، بويۇننىڭ ئۆسۈشىنى ئىلگىرى سۈرىدۇ ۋە دانلار ئارا بىۋاسىتە باغلىنىدۇ ، بۇ ئارقىلىق ماددىنىڭ كۈچىيىدۇ.

1990-يىلى ، كرىگېسمان 2200 سېلسىيە گرادۇسلۇق سىيرىلما قۇيۇش ئارقىلىق نىسپىي زىچلىقى% 79.1 بولغان RSiC نى تەييارلىدى ، كېسىشمە بۆلەكتە يىرىك دان ۋە تۆشۈكچىلەردىن تەركىب تاپقان مىكرو قۇرۇلما كۆرسىتىلدى. ئۇنىڭدىن كېيىن ، يى قاتارلىقلار. گېلى قۇيۇش ئارقىلىق يېشىل بەدەن تەييارلاپ ، 2450 سېلسىيە گرادۇستا سۈزدى ، توپ زىچلىقى 2.53 g / cm³ ، ئەۋرىشىم كۈچى 55.4 MPa بولغان RSiC ساپال بۇيۇملىرىغا ئېرىشتى.

RSiC نىڭ SEM يېرىلىش يۈزى

قويۇق SiC غا سېلىشتۇرغاندا ، RSiC نىڭ زىچلىقى تۆۋەن (تەخمىنەن 2.5 g / cm³) ۋە تەخمىنەن% 20 ئوچۇق قورۇق بولۇپ ، يۇقىرى قۇۋۋەتلىك قوللىنىشچان پروگراممىلاردىكى ئىقتىدارنى چەكلەيدۇ. شۇڭلاشقا ، RSiC نىڭ زىچلىقى ۋە مېخانىكىلىق خۇسۇسىيىتىنى ياخشىلاش مۇھىم تەتقىقات مەركىزىگە ئايلاندى. سۇڭ قاتارلىقلار. ئېرىتىلگەن كرېمنىينىڭ كاربون / β-SiC ئارىلاشما ئىخچامغا سىڭىپ كىرىشىنى ۋە ° C2200 دە قايتا قۇرۇشنى ئوتتۇرىغا قويۇپ ، α-SiC يىرىك داندىن تەركىب تاپقان تور قۇرۇلمىسىنى مۇۋەپپەقىيەتلىك بەرپا قىلدى. نەتىجىدە RSiC زىچلىقى 2.7 g / cm³ ۋە ئەۋرىشىم كۈچى 134 MPa غا يەتتى ، يۇقىرى تېمپېراتۇرىدا مېخانىك مۇقىملىقنى ساقلىدى.

زىچلىقىنى تېخىمۇ ئاشۇرۇش ئۈچۈن ، گو قاتارلىقلار. RSiC نى كۆپ خىل داۋالاشتا پولىمېر سىڭىپ كىرىش ۋە پىرولىز (PIP) تېخنىكىسىنى ئىشلەتكەن. PCS / xylene ئېرىتمىسى ۋە SiC / PCS / xylene سۇلياۋ يوپۇقنى ئىشلىتىپ ، 3-6 PIP دەۋرىيلىكىدىن كېيىن ، RSiC نىڭ قويۇقلۇقى كۆرۈنەرلىك ياخشىلاندى (2.90 g / cm³). بۇنىڭدىن باشقا ، ئۇلار PIP بىلەن قايتا قۇرۇشنى بىرلەشتۈرۈش دەۋرىيلىك ئىستراتېگىيىسىنى ئوتتۇرىغا قويدى: 1400 سېلسىيە گرادۇسلۇق پىرولىز ، ئاندىن 2400 سېلسىيە گرادۇستا قايتا قۇرۇش ، زەررىچە توسۇلۇشنى ئۈنۈملۈك تازىلاپ ، جاراھەتنى ئازايتىدۇ. ئەڭ ئاخىرقى RSiC ماتېرىيالى زىچلىقى 2.99 g / cm³ ، ئەۋرىشىم كۈچى 162.3 MPa غا يېتىپ ، كۆرۈنەرلىك ئۇنىۋېرسال ئىقتىدارنى نامايان قىلدى.

سىلىقلانغان RSiC نىڭ پولىمېرلىق ھامىلدار بولۇش ۋە پىرولىز (PIP) - قايتا قۇرۇش دەۋرىيلىكىدىن كېيىنكى مىكرو قۇرۇلما تەدرىجىي تەرەققىياتىنىڭ SEM تەسۋىرلىرى: دەسلەپكى RSiC (A) ، تۇنجى PIP قايتا قۇرۇش دەۋرى (B) دىن كېيىن ، ئۈچىنچى دەۋرىيلىك (C) دىن كېيىن.

II. بېسىمسىز گۇناھ

بېسىمسىز سۈزۈلگەن كرېمنىي كاربون (SiC) ساپال بۇيۇملىرى ئادەتتە يۇقىرى ساپلىق ، ئۇلترا بىنەپشە نۇرلۇق SiC تالقىنىنى خام ئەشيا قىلىپ تەييارلىنىدۇ ، ئاز مىقداردا سىنتلاش ئەسۋابلىرى قوشۇلۇپ ، 1800-221 ° C قا يېتىدۇ. بۇ ئۇسۇل چوڭ ۋە مۇرەككەپ قۇرۇلمىلىق ساپال زاپچاسلارنى ئىشلەپچىقىرىشقا ماس كېلىدۇ. قانداقلا بولمىسۇن ، SiC ئاساسلىقى ئۆز-ئارا باغلىنىشلىق بولغاچقا ، ئۇنىڭ ئۆز-ئارا تارقىلىش كوئېففىتسېنتى ئىنتايىن تۆۋەن بولۇپ ، ياردەمچى ئەسۋابلارنى قويماي قويۇقلاشتۇرۇشنى قىيىنلاشتۇرۇۋېتىدۇ.

گۇناھ ئۆتكۈزۈش مېخانىزىمىغا ئاساسەن ، بېسىمسىز گۇناھنى بېسىمسىز سۇيۇقلۇق فازا (PLS-SiC) ۋە بېسىمسىز قاتتىق ھالەتتىكى گۇناھ (PSS-SiC) دىن ئىبارەت ئىككى تۈرگە ئايرىشقا بولىدۇ.

1.1 PLS-SiC (سۇيۇقلۇق باسقۇچلۇق سىنتلاش)

PLS-SiC ئادەتتە 2000 سېلسىيە گرادۇستىن تۆۋەن بولۇپ ، تەخمىنەن% 10 wt لىك ئېلىكتىرونلۇق سىنتلاش ئەسۋابى (مەسىلەن Al₂O₃, CaO, MgO, TiO₂ ۋە ئاز ئۇچرايدىغان يەر ئوكسىدلىرى RE₂O₃) نى قوشۇش ئارقىلىق سۇيۇقلۇق باسقۇچىنى ھاسىل قىلىپ ، زەررىچىلەرنىڭ قايتا تەشكىللىنىشى ۋە كەڭ كۆلەمدە يۆتكىلىشىنى ئىلگىرى سۈرىدۇ. بۇ جەريان سانائەت دەرىجىلىك SiC ساپال بۇيۇملىرىغا ماس كېلىدۇ ، ئەمما سۇيۇقلۇق فازىلىق سىنتلاش ئارقىلىق قولغا كەلتۈرۈلگەن يۇقىرى ساپلىقتىكى SiC توغرىسىدا دوكلات يوق.

1.2 PSS-SiC (قاتتىق ھالەتتىكى سىنتېر)

PSS-SiC 2000 سېلسىيە گرادۇستىن يۇقىرى تېمپېراتۇرىدا قاتتىق ھالەتتىكى قويۇقلىشىشنى ئۆز ئىچىگە ئالىدۇ. بۇ جەريان ئاساسلىقى يۇقىرى تېمپېراتۇرىنىڭ تۈرتكىسىدە ئاتومنىڭ تارقىلىشى ۋە داننىڭ قايتا رەتلىنىشىگە تايىنىپ ، يەر ئۈستى ئېنېرگىيىسىنى تۆۋەنلىتىدۇ ۋە قويۇقلىشىشنى ئەمەلگە ئاشۇرىدۇ. BC (بور كاربون) سىستېمىسى كۆپ ئۇچرايدىغان خۇرۇچ بىرىكمىسى بولۇپ ، ئۇ ئاشلىق چېگرا ئېنىرگىيىسىنى تۆۋەنلىتىپ ، SiO₂ نى SiC يۈزىدىن چىقىرىۋېتەلەيدۇ. قانداقلا بولمىسۇن ، BC نىڭ ئەنئەنىۋى خۇرۇچلىرى دائىم قالدۇق ماددىلارنى كىرگۈزۈپ ، SiC نىڭ ساپلىقىنى تۆۋەنلىتىدۇ.

خۇرۇچ تەركىبىنى كونترول قىلىش ئارقىلىق (B 0.4 wt.% ، C 1.8 wt. مىكرو قۇرۇلما تۈۋرۈك دانچىلىرىنى كۆرسەتتى (بەزىلىرىنىڭ ئۇزۇنلۇقى 450 مىللىمېتىردىن ئاشىدۇ) ، دان چېگرىسىدىكى كىچىك تەر تۆشۈكچىلەر ۋە دان ئىچىدىكى گرافت زەررىچىلىرى بار. ساپال بۇيۇملارنىڭ ئەۋرىشىم كۈچى 443 ± 27 MPa ، ئېلاستىكىلىق مودۇل 420 ± 1 GPa ، ئۆينىڭ كېڭىيىش كوئېففىتسېنتى 3.84 × 10⁻⁶ K⁻¹ بولۇپ ، ئۆينىڭ تېمپېراتۇرىسى 600 سېلسىيە گرادۇسقىچە.

PSS-SiC نىڭ مىكرو قۇرۇلمىسى: (A) سىلىقلاش ۋە NaOH قىستۇرغاندىن كېيىنكى SEM سۈرىتى; (BD) سىلىقلاش ۋە قىسىپ بولغاندىن كېيىن BSD رەسىملىرى

III. Hot Pressing Sintering

قىزىق بېسىش (HP) سىنتلاش قويۇقلاشتۇرۇش تېخنىكىسى بولۇپ ، يۇقىرى تېمپېراتۇرا ۋە يۇقىرى بېسىملىق شارائىتتا پاراشوك ماتېرىياللىرىغا بىرلا ۋاقىتتا ئىسسىقلىق ۋە بىردەك بېسىم ئىشلىتىدۇ. يۇقىرى بېسىم تەر تۆشۈكچىلىرىنىڭ شەكىللىنىشىنى كۆرۈنەرلىك چەكلەپ ، داننىڭ ئۆسۈشىنى چەكلەيدۇ ، يۇقىرى تېمپېراتۇرا داننىڭ بىرىكىشى ۋە قويۇق قۇرۇلمىلارنىڭ شەكىللىنىشىنى ئىلگىرى سۈرۈپ ، ئاخىرىدا يۇقىرى زىچلىقتىكى ، ساپلىقى يۇقىرى بولغان ساپال ساپال بۇيۇملارنى ئىشلەپچىقىرىدۇ. بېسىشنىڭ يۆنىلىشلىك خۇسۇسىيىتى بولغاچقا ، بۇ جەريان ئاشلىق ئانانىزىمنى كەلتۈرۈپ چىقىرىپ ، مېخانىكىلىق ۋە ئۇپراش خۇسۇسىيىتىگە تەسىر كۆرسىتىدۇ.

ساپ SiC ساپال بۇيۇملارنى خۇرۇچ قويماي قويۇقلاشتۇرۇش تەس ، ئۇلترا يۇقىرى بېسىملىق گۇناھنى تەلەپ قىلىدۇ. Nadeau et al. 2500 سېلسىيە گرادۇس ۋە 5000 MPa لىك خۇرۇچسىز تولۇق قويۇق SiC نى مۇۋەپپەقىيەتلىك تەييارلىدى. Sun et al. 25 GPa ۋە 1400 سېلسىيە گرادۇسلۇق Vickers نىڭ قاتتىقلىقى 41.5 GPa بولغان β-SiC توپ ماتېرىياللىرىغا ئېرىشتى. 4 GPa بېسىمىنى ئىشلىتىپ ، نىسپىي زىچلىقى تەخمىنەن% 98 ۋە% 99 بولغان SiC ساپال بۇيۇملىرى ، قاتتىقلىقى 35 GPa ، 450 GPa لىك ئېلاستىك مودۇل ئايرىم-ئايرىم ھالدا 1500 سېلسىيە گرادۇس ۋە 1900 سېلسىيە گرادۇستا تەييارلانغان. مىكرو تىپلىق چوڭلۇقتىكى SiC پاراشوكى 5 GPa ۋە 1500 سېلسىيە گرادۇسلۇق ساپال ساپالدىن ياسالغان ، ساپلىقى 31.3 GPa ، نىسپىي زىچلىقى% 98.4.

گەرچە بۇ نەتىجىلەر ئۇلترا يۇقىرى بېسىمنىڭ خۇرۇچسىز قويۇقلىشىشنى ئەمەلگە ئاشۇرالايدىغانلىقىنى كۆرسىتىپ بەرگەن بولسىمۇ ، ئەمما ئېھتىياجلىق ئۈسكۈنىلەرنىڭ مۇرەككەپلىكى ۋە يۇقىرى تەننەرخى سانائەت ئىلتىماسىنى چەكلەيدۇ. شۇڭلاشقا ، ئەمەلىي تەييارلىقتا ، ئىز قوغلاش خۇرۇچى ياكى پاراشوك دانچىسى دائىم ئىشلىتىپ ، گۇناھكار ھەرىكەتلەندۈرگۈچ كۈچنى ئاشۇرىدۇ.

% 4 لىك% فېنولىنلىق رېلىننى 2350 سېلسىيە گرادۇس ۋە 50 MPa لىك خۇرۇچ قىلىپ قوشۇش ئارقىلىق ، قويۇقلىشىش نىسبىتى% 92 ، ساپلىقى% 99.998 بولغان SiC ساپال بۇيۇملىرىغا ئېرىشتى. تۆۋەن خۇرۇچ مىقدارى (بور كىسلاتاسى ۋە D- فرۇكتوزا) ئىشلىتىپ ، 2050 سېلسىيە گرادۇس ۋە 40 MPa دە سىنايدۇ ، نىسپىي زىچلىقى يۇقىرى بولغان ساپلىق دەرىجىسى SiC% 99.5 ، قالدۇق B مىقدارى ئاران 556 ppm. SEM رەسىملىرىدە كۆرسىتىلىشچە ، بېسىمسىز سۈزۈلگەن ئەۋرىشكە بىلەن سېلىشتۇرغاندا ، ئىسسىق بېسىلغان ئەۋرىشكىلەرنىڭ دانچىلىرى كىچىكرەك ، تەر تۆشۈكچىلىرى ئاز ، زىچلىقى يۇقىرى بولغان. ئەۋرىشىم كۈچى 453.7 ± 44.9 MPa ، ئېلاستىك مودۇل 444.3 ± 1.1 GPa غا يەتتى.

ساقلاش ۋاقتىنى 1900 سېلسىيە گرادۇسقا ئۇزارتىش ئارقىلىق ، داننىڭ چوڭ-كىچىكلىكى 1.5 مىللىمېتىردىن 1.8 مىللىمېتىرغا ، ئىسسىقلىق ئۆتكۈزۈشچانلىقى 155 دىن 167 W · m⁻¹ · K⁻¹ غىچە ئۆستى ، شۇنىڭ بىلەن بىر ۋاقىتتا پلازما چىرىشكە قارشى تۇرۇش ئىقتىدارىنى كۈچەيتتى.

1850 سېلسىيە گرادۇس ۋە 30 MPa شارائىتىدا ، دانىخورەك ۋە يېپىشتۇرۇلغان SiC پاراشوكىنىڭ ئىسسىق بېسىش ۋە تېز ئىسسىق بېسىلىشى تولۇق قويۇق β-SiC ساپال بۇيۇملارنى ھاسىل قىلدى ، قويۇقلۇقى 3.2 g / cm³ ، تېمپېراتۇرا 150 ~ 200 سېلسىيە گرادۇس. ساپال بۇيۇملار 2729 GPa نىڭ قاتتىقلىقى ، سۇنۇشنىڭ قاتتىقلىقى 5.25-5.30 MPa · m ^ 1/2 ۋە ئېسىل سىيرىلىشقا چىدامچانلىقى (سىيرىلىش نىسبىتى 9.9 × 10⁻¹⁰ s⁻¹ ۋە 3.8 × 10⁻⁹ s⁻¹ 1400 ° C / 1450 ° C ۋە 100 MPa).

(1) سىلىقلانغان يۈزىنىڭ SEM سۈرىتى (2) سۇنۇق يۈزىنىڭ SEM سۈرىتى (C, D) سىلىقلانغان يۈزىنىڭ BSD سۈرىتى

پيېزو ئېلېكتر ساپال بۇيۇملىرىنىڭ 3D بېسىش تەتقىقاتىدا ، ساپال لاي شەكىللىنىش ۋە ئىقتىدارغا تەسىر كۆرسىتىدىغان يادرولۇق ئامىل بولۇش سۈپىتى بىلەن ، دۆلەت ئىچى ۋە خەلقئارادىكى مۇھىم نۇقتىغا ئايلاندى. نۆۋەتتىكى تەتقىقاتلار ئادەتتە پاراشوك زەررىچىلىرىنىڭ چوڭلۇقى ، پاتقاق يېپىشقاقلىقى ۋە قاتتىق مەزمۇن قاتارلىق پارامېتىرلارنىڭ ئاخىرقى مەھسۇلاتنىڭ شەكىللىنىش سۈپىتى ۋە پيېزو ئېلېكتر خۇسۇسىيىتىگە كۆرۈنەرلىك تەسىر كۆرسىتىدىغانلىقىنى كۆرسىتىپ بېرىدۇ.

تەتقىقاتتا بايقىلىشىچە ، مىكرو ، سۇ ئاستى ۋە نانو چوڭلۇقىدىكى بارىي تىتانات پاراشوكى ئارقىلىق تەييارلانغان ساپال لايلار ستېرېئولىئوگرافىيە (مەسىلەن ، LCD-SLA) جەريانلىرىدا كۆرۈنەرلىك پەرقلەرنى كۆرسىتىپ بېرىدىكەن. زەررىچە چوڭ-كىچىكلىكىنىڭ تۆۋەنلىشىگە ئەگىشىپ ، پاتقاقنىڭ يېپىشقاقلىقى كۆرۈنەرلىك ئاشىدۇ ، نانو چوڭلۇقىدىكى پاراشوك يېپىشقاقلىقى بىلەن لۆمۈلدىشىنى ھاسىل قىلىدۇ. مىكرو چوڭلۇقتىكى پاراشوكلار بىلەن بېسىلغان پاتقاقلار بېسىش جەريانىدا ئاسانلا دېزىنفېكسىيىلەنگەن ۋە سويۇلۇپ كېتىدۇ ، سۇ ئاستى پاراخوتى ۋە نانو چوڭلۇقىدىكى پاراشوكلار تېخىمۇ مۇقىم شەكىللىنىش ھەرىكىتىنى نامايان قىلىدۇ. يۇقىرى تېمپېراتۇرا سىنىغاندىن كېيىن ، ھاسىل بولغان ساپال ئەۋرىشكىلەرنىڭ قويۇقلۇقى 5.44 g / cm³ ، تەخمىنەن 200 pC / N لىك پيېزو ئېلېكتر كوئېففىتسېنتى (d₃₃) ۋە تۆۋەن زىيان ئامىلى بولۇپ ، ئېسىل ئېلېكتر مېخانىكىلىق ئىنكاس خۇسۇسىيىتىنى نامايان قىلدى.

بۇنىڭدىن باشقا ، مىكرو ستېرېئولىئوگرافىيە جەريانىدا ، PZT تىپىدىكى سۇلياۋ يوپۇقلارنىڭ قاتتىق تەركىبىنى تەڭشەش (مەسىلەن ،% 75 wt) قويۇقلۇقى 7.35 گىرام / سانتىمېتىرغا يېتىدۇ. مىكرو كۆلەمدىكى شەكىل ئۆزگەرتىش تولۇقلىمىسى تەتقىقاتى شەكىلنىڭ توغرىلىقىنى كۆرۈنەرلىك ياخشىلاپ ، گېئومېتىرىيەلىك ئېنىقلىقنى% 80 يۇقىرى كۆتۈردى.

PMN-PT piezoelectric ساپال بۇيۇملىرى ئۈستىدىكى يەنە بىر تەتقىقاتتا بايقىلىشىچە ، قاتتىق مەزمۇن ساپال قۇرۇلما ۋە ئېلېكتر خۇسۇسىيىتىگە ئېغىر تەسىر كۆرسىتىدىكەن. % 80 wt% قاتتىق مەزمۇندا ، ساپال بۇيۇملاردا قوشۇمچە مەھسۇلاتلار ئاسانلا پەيدا بولدى. قاتتىق مەزمۇننىڭ كۆپىيىشى% 82 ۋە ئۇنىڭدىن يۇقىرى بولغاندا ، قوشۇمچە مەھسۇلاتلار ئاستا-ئاستا غايىب بولدى ، ساپال قۇرۇلما تېخىمۇ ساپلاشتى ، ئىقتىدارى كۆرۈنەرلىك ياخشىلاندى. ساپال بۇيۇملار% 82 ۋاتتا ، ساپال بۇيۇملار ئەڭ ياخشى ئېلېكتر خۇسۇسىيىتىنى نامايان قىلدى: ئېلېكتر ئېنېرگىيىسى تۇراقلىق توك 730 pC / N ، نىسپىي ئۆتكۈزۈشچانلىقى 7226 ، دىئېلېكترىك زىيان پەقەت 0.07.

خۇلاسىلەپ ئېيتقاندا ، ساپال لاينىڭ زەررىچە چوڭلۇقى ، قاتتىق مەزمۇنى ۋە رېئولوگىيىلىك خۇسۇسىيىتى بېسىش جەريانىنىڭ مۇقىملىقى ۋە توغرىلىقىغا تەسىر كۆرسىتىپلا قالماي ، يەنە سۈزۈلگەن جەسەتلەرنىڭ زىچلىقى ۋە پيېزو ئېلېكتر ئىنكاسىنى بىۋاسىتە بەلگىلەپ ، ئۇلارنى يۇقىرى ئىقتىدارلىق 3D بېسىلغان پيېزو ئېلېكتر ساپال بۇيۇملىرىنى قولغا كەلتۈرۈشنىڭ مۇھىم پارامېتىرلىرى قىلىدۇ.

BT / UV ئەۋرىشكىسىنى LCD-SLA 3D بېسىشنىڭ ئاساسلىق جەريانى

ئوخشىمىغان قاتتىق مەزمۇندىكى PMN-PT ساپال بۇيۇملىرىنىڭ خۇسۇسىيىتى

IV. ئۇچقۇن پلازما سىنتلاش

ئۇچقۇن پلازما سىنتلاش (SPS) ئىلغار سىنتلاش تېخنىكىسى بولۇپ ، ئۇ تومۇرغا بىرلا ۋاقىتتا قوللىنىلغان تومۇر ئېقىمى ۋە مېخانىكىلىق بېسىمدىن پايدىلىنىپ تېز سۈرئەتتە قويۇقلىشىشنى ئەمەلگە ئاشۇرىدۇ. بۇ جەرياندا توك بىۋاسىتە قېلىپ ۋە پاراشوكنى قىزىتىپ ، جوئۇل ئىسسىقلىقى ۋە پلازما ھاسىل قىلىپ ، قىسقا ۋاقىت ئىچىدە (ئادەتتە 10 مىنۇت ئىچىدە) ئۈنۈملۈك گۇناھ ئۆتكۈزەلەيدۇ. تېز قىزىتىش يەر يۈزىنىڭ تارقىلىشىنى ئىلگىرى سۈرىدۇ ، ئۇچقۇن قويۇپ بېرىش بولسا پاراشوك يۈزىدىكى سۈمۈرۈلگەن گاز ۋە ئوكسىد قەۋىتىنى چىقىرىپ تاشلاشقا ياردەم بېرىدۇ. ئېلېكتر ماگنىت مەيدانى كەلتۈرۈپ چىقارغان ئېلېكتر كۆچۈش ئۈنۈمىمۇ ئاتومنىڭ تارقىلىشىنى كۈچەيتىدۇ.

ئەنئەنىۋى قىزىق بېسىمغا سېلىشتۇرغاندا ، SPS تېخىمۇ بىۋاسىتە ئىسسىقلىق بىلەن تەمىنلەيدۇ ، تۆۋەن تېمپېراتۇرىدا قويۇقلىشىشنى ئىشقا ئاشۇرىدۇ ، شۇنىڭ بىلەن بىر ۋاقىتتا داننىڭ ئۆسۈشىنى ئۈنۈملۈك چەكلەپ ، ئىنچىكە ۋە بىردەك مىكرو قۇرۇلمىلارغا ئېرىشىدۇ. مەسىلەن:

• خۇرۇچ بولمىسا ، SiC پاراشوكىنى خام ئەشيا قىلىپ ، 2100 سېلسىيە گرادۇس ۋە 70 MPa دە 30 مىنۇت قاينىتىپ ،% 98 نىسپىي زىچلىقتىكى ئەۋرىشكە بەردى.
• 1700 سېلسىيە گرادۇس ۋە 40 MPa دە 10 مىنۇت سىناش كۇب SiC ھاسىل قىلدى ، قويۇقلۇقى% 98 ، داننىڭ چوڭلۇقى ئاران 30-50 nm.
• 80 µm دانچە SiC پاراشوكى ئىشلىتىپ ، 1860 سېلسىيە گرادۇس ۋە 50 MPa دە 5 مىنۇت قاينىتىپ ، يۇقىرى ئۈنۈملۈك SiC ساپال بۇيۇملارنىڭ نىسپىي زىچلىقى% 98.5 ، ۋىكېرس مىكرو ئېلېكتر كۈچى 28.5 GPa ، ئەۋرىشىم كۈچى 395 MPa ، سۇنۇشنىڭ قاتتىقلىقى 4.5 MPa · m ^ 1/2.

مىكرو قۇرۇلما ئانالىزىدا كۆرسىتىلىشچە ، سىنت تېمپېراتۇرىسى 1600 سېلسىيە گرادۇستىن 1860 سېلسىيە گرادۇسقا ئۆرلىگەندە ، ماددىنىڭ قوزغىلىشچانلىقى كۆرۈنەرلىك تۆۋەنلەپ ، يۇقىرى تېمپېراتۇرىدا تولۇق زىچلىققا يېقىنلاشقان.

SiC ساپال بۇيۇملىرىنىڭ مىكرو قۇرۇلمىسى ئوخشىمىغان تېمپېراتۇرىدا گۇناھكار: (A) 1600 ° C ، (B) 1700 ° C ، (C) 1790 ° C ۋە (D) 1860 ° C

V. خۇرۇچ ياساش

خۇرۇچ ياساش (AM) قاتلاممۇ-قاتلام قۇرۇلۇش جەريانى سەۋەبىدىن مۇرەككەپ ساپال زاپچاسلارنى توقۇشتا غايەت زور يوشۇرۇن كۈچنى نامايان قىلدى. SiC ساپال بۇيۇملىرىغا نىسبەتەن ، كۆپ خىل AM تېخنىكىسى تەرەققىي قىلدۇرۇلدى ، بۇلار باغلانما رېئاكتىپ ئايروپىلان (BJ) ، 3DP ، تاللانما لازېرلىق سىنتېر (SLS) ، بىۋاسىتە سىياھ يېزىش (DIW) ۋە ستېرېئولىئوگرافىيە (SL, DLP) قاتارلىقلارنى ئۆز ئىچىگە ئالىدۇ. قانداقلا بولمىسۇن ، 3DP ۋە DIW نىڭ ئېنىقلىق دەرىجىسى تۆۋەنرەك ، SLS بولسا ئىسسىقلىق بېسىمى ۋە يېرىلىشنى كەلتۈرۈپ چىقىرىدۇ. بۇنىڭغا سېلىشتۇرغاندا ، BJ ۋە SL يۇقىرى ساپلىق ، يۇقىرى ئېنىقلىقتىكى مۇرەككەپ ساپال بۇيۇملارنى ئىشلەپچىقىرىشتا تېخىمۇ كۆپ ئەۋزەللىك بىلەن تەمىنلەيدۇ.

1. Binder Jetting (BJ)

BJ تېخنىكىسى باغلانما پاراشوكقا قاتلاممۇ-قاتلام دورا پۈركۈشنى ئۆز ئىچىگە ئالىدۇ ، ئاندىن كېيىن ساپال مەھسۇلاتقا ئېرىشىش ئۈچۈن پارچىلىنىش ۋە سىناشنى ئۆز ئىچىگە ئالىدۇ. BJ بىلەن خىمىيىلىك ھورنىڭ سىڭىپ كىرىشى (CVI) ، ساپلىقى يۇقىرى ، پۈتۈنلەي كىرىستاللىق SiC ساپال بۇيۇملىرى بىرلەشتۈرۈلۈپ مۇۋەپپەقىيەتلىك تەييارلاندى. بۇ جەريان تۆۋەندىكىلەرنى ئۆز ئىچىگە ئالىدۇ:

BJ BJ ئارقىلىق SiC ساپال يېشىل گەۋدە ھاسىل قىلىش.
C CVI ئارقىلىق 1000 ° C ۋە 200 Torr.
Si ئەڭ ئاخىرقى SiC ساپال ساپاسىنىڭ قويۇقلۇقى 2.95 g / cm³ ، ئىسسىقلىق ئۆتكۈزۈشچانلىقى 37 W / m · K ، ئەۋرىشىم كۈچى 297 MPa.

چاپلاشتۇرغۇچ (BJ) بېسىشنىڭ سىخېما دىئاگراممىسى. .

2. Stereolithography (SL)

SL ئىنتايىن يۇقىرى ئېنىقلىق ۋە مۇرەككەپ قۇرۇلما ياساش ئىقتىدارىغا ئىگە ئۇلترا بىنەپشە نۇرنى ئاساس قىلغان ساپال شەكىللەندۈرۈش تېخنىكىسى. بۇ ئۇسۇل يۇقىرى سەزگۈرلۈك ۋە يېپىشقاقلىقى تۆۋەن بولغان سېزىمچان ساپال ساپالدىن پايدىلىنىپ ، فوتوپولىمېرلاش ئارقىلىق 3D ساپال يېشىل گەۋدە ھاسىل قىلىدۇ ، ئاندىن تۆۋەنلىتىش ۋە يۇقىرى تېمپېراتۇرىلىق سىنتلاش ئارقىلىق ئاخىرقى مەھسۇلاتقا ئېرىشىدۇ.

% 35 لىك% SiC پاتقاقتىن پايدىلىنىپ ، يۇقىرى سۈپەتلىك 3D يېشىل گەۋدە 405 nm ئۇلترا بىنەپشە نۇر رادىئاتسىيىسى ئاستىدا تەييارلىنىپ ، 800 سېلسىيە گرادۇسلۇق پولىمېر كۆيدۈرۈش ۋە PIP داۋالاش ئارقىلىق تېخىمۇ قويۇقلاشتى. نەتىجىدە كۆرسىتىلىشچە ،% 35 لىك توپا بىلەن تەييارلانغان ئەۋرىشكىلەرنىڭ نىسپىي زىچلىقى% 84.8 كە يەتكەن بولۇپ ،% 30 ۋە% 40 كونترول گۇرۇپپىسىدىن ئېشىپ كەتكەن.

ياغ ئاقسىلى SiO₂ ۋە فېنولىك ئېپوسسىمان رېلىن (PEA) نى كىرگۈزۈپ ، پاتقاق گازىنى ئۆزگەرتىش ئارقىلىق ، فوتوپولىمېرلاش ئىقتىدارى ئۈنۈملۈك يۇقىرى كۆتۈرۈلدى. 1600 سېلسىيە گرادۇسلۇق ھاۋارايىدا 4 سائەتتىن كېيىن ، پۈتۈنلەي SiC غا ئايلىنىش ئەمەلگە ئاشۇرۇلدى ، ئەڭ ئاخىرقى ئوكسىگېن مىقدارى ئاران% 0.12 بولۇپ ، ئوكسىدلىنىشتىن ئىلگىرى ياكى سىڭىپ كىرىشتىن ئىلگىرى يۇقىرى ساپلىق ، مۇرەككەپ قۇرۇلمىلىق SiC ساپال بۇيۇملىرىنى بىر قەدەملىك ياساش ئىمكانىيىتىگە ئىگە قىلدى.

باسما قۇرۇلمىسىنىڭ تەسۋىرى ۋە ئۇنىڭ سىناش جەريانى. ئەۋرىشكىنىڭ سىرتقى كۆرۈنۈشى (A) 25 سېلسىيە گرادۇس ، پىرولىز (B) 1000 سېلسىيە گرادۇس ، (C) 1600 سېلسىيە گرادۇس.

ستېرېئولوگرافىيە 3D بېسىش ئۈچۈن سەزگۈر Si₃N₄ ساپال لاي لايىھىلەش ۋە لايىھىلەشتىن ساقلىنىش ۋە يۇقىرى تېمپېراتۇرىلىق قېرىش جەريانىنى ئىشلىتىش ئارقىلىق ، Si₃N₄ ساپال بۇيۇملىرىنىڭ نەزەرىيەۋى زىچلىقى% 93.3 ، جىددىيلىكى 279.8 MPa ، ئەۋرىشىم كۈچى 308.5-3333.2 MPa. تەتقىقاتلاردا بايقىلىشىچە ،% 45 توملۇق قاتتىق مەزمۇن ۋە 10 s ئاشكارلىنىش ۋاقتى ئاستىدا ، IT77 دەرىجىلىك داۋالاش ئېنىقلىقى بار يەككە قەۋەتلىك يېشىل گەۋدىلەرگە ئېرىشكىلى بولىدىكەن. تۆۋەن تېمپېراتۇرا تۆۋەنلىتىش جەريانى 0.1 سېلسىيە گرادۇس / مىنۇتىغا يېتىدۇ.

سىنتېروگرافىيەنىڭ ئاخىرقى ئىپادىسىگە تەسىر كۆرسىتىدىغان ئاچقۇچلۇق قەدەم. تەتقىقاتتا كۆرسىتىلىشچە ، گۇناھكار ئەسۋابلارنى قوشقاندا ساپال زىچلىق ۋە مېخانىكىلىق خۇسۇسىيەتنى ئۈنۈملۈك ياخشىلىغىلى بولىدىكەن. CeO₂ نى يۇقىرى بېسىملىق Si₃N₄ ساپال بۇيۇملىرىنى تەييارلاش ئۈچۈن ، توك قاچىلىغۇچ ۋە ئېلېكتر ساھەسىدە ياردەم بېرىش تېخنىكىسى ئارقىلىق ئىشلىتىپ ، CeO₂ نىڭ ئاشلىق چېگرىسىدا ئايرىپ ، ئاشلىق چېگراسىنىڭ سىيرىلىشى ۋە قويۇقلىشىشىنى ئىلگىرى سۈردى. نەتىجىدە ياسالغان ساپال بۇيۇملاردا Vickers نىڭ HV10 / 10 (1347.9 ± 2.4) قاتتىقلىقى ۋە (6.57 ± 0.07) MPa · m¹ / of نىڭ سۇنۇق قاتتىقلىقى كۆرسىتىلدى. MgO - Y₂O₃ خۇرۇچ سۈپىتىدە ساپال مىكرو قۇرۇلمىنىڭ ئوخشاشلىقى يۇقىرى كۆتۈرۈلۈپ ، ئىقتىدار كۆرۈنەرلىك يۇقىرى كۆتۈرۈلدى. ئومۇمىي دوپپا سەۋىيىسى% 8 لىك ، ئەۋرىشىم قۇۋۋەت ۋە ئىسسىقلىق ئۆتكۈزۈشچانلىقى ئايرىم-ئايرىم ھالدا 915.54 MPa ۋە 59.58 W · m⁻¹ · K⁻¹ غا يەتتى.

VI. خۇلاسە

يىغىپ ئېيتقاندا ، يۇقىرى ساپلىقتىكى كرېمنىي كاربون (SiC) ساپال بۇيۇملىرى مۇنەۋۋەر قۇرۇلۇش ساپال ماتېرىيالى بولۇش سۈپىتى بىلەن ، يېرىم ئۆتكۈزگۈچ ، ئالەم قاتنىشى ۋە ئىنتايىن ناچار ئۈسكۈنىلەردە كەڭ قوللىنىش ئىستىقبالىنى نامايان قىلدى. بۇ ماقالىدە يۇقىرى ساپلىقتىكى SiC ساپال بۇيۇملىرىنىڭ بەش خىل تىپىك تەييارلىق لىنىيىسى سىستېمىلىق تەھلىل قىلىندى ، يەنى قايتا قۇراشتۇرۇش ، قايتا بېسىش ، بېسىم بېسىش ، قىزىق بېسىش ، ئۇچقۇن پلازما ئېرىتىش ۋە خۇرۇچ ياساش قاتارلىقلار.

ئېنىقكى ، يۇقىرى ساپلىق ، يۇقىرى زىچلىق ، مۇرەككەپ قۇرۇلما ۋە سانائەتنىڭ مۇمكىنچىلىكىنى قولغا كەلتۈرۈش جەھەتتە ئوخشىمىغان جەريانلارنىڭ ھەر بىرىنىڭ ئۆزگىچە ئالاھىدىلىكى بار. بولۇپمۇ خۇرۇچ ياساش تېخنىكىسى مۇرەككەپ شەكىللىك ۋە خاسلاشتۇرۇلغان زاپچاسلارنى توقۇشتا كۈچلۈك يوشۇرۇن كۈچنى نامايان قىلدى ، ستېرېئوگرافىيە ۋە باغلانما رېئاكتىپ ئايروپىلان قاتارلىق تارماق ساھەدە بۆسۈش ھاسىل قىلىپ ، ئۇنى يۇقىرى ساپلىقتىكى SiC ساپال ساپال تەييارلاشنىڭ مۇھىم تەرەققىيات يۆنىلىشىگە ئايلاندۇردى.

كەلگۈسىدىكى يۇقىرى ساپلىقتىكى SiC ساپال بۇيۇملارنى تەتقىق قىلىش تەتقىقاتى تېخىمۇ چوڭقۇرلاپ ، تەجرىبىخانا كۆلىمىدىن چوڭ تىپتىكى ، ئىشەنچلىك قۇرۇلۇش پروگراممىلىرىغا ئۆتۈشنى ئىلگىرى سۈرۈپ ، بۇ ئارقىلىق ئالىي دەرىجىلىك ئۈسكۈنىلەر ئىشلەپچىقىرىش ۋە كېيىنكى ئەۋلاد ئۇچۇر تېخنىكىسىنى مۇھىم ماتېرىيال بىلەن تەمىنلەيدۇ.

XKH يۇقىرى ئىقتىدارلىق ساپال ماتېرىياللارنى تەتقىق قىلىش ۋە ئىشلەپچىقىرىش بىلەن شۇغۇللىنىدىغان يۇقىرى تېخنىكىلىق كارخانا. ئۇ يۇقىرى ساپلىقتىكى كرېمنىي كاربون (SiC) ساپال بۇيۇملىرى شەكلىدە خېرىدارلارنى خاسلاشتۇرۇلغان ھەل قىلىش چارىسى بىلەن تەمىنلەشكە بېغىشلانغان. بۇ شىركەت ئىلغار ماتېرىيال تەييارلاش تېخنىكىسى ۋە ئېنىق بىر تەرەپ قىلىش ئىقتىدارىغا ئىگە. ئۇنىڭ تىجارىتى يۇقىرى ساپلىقتىكى ساپال ساپال ساپال بۇيۇملارنى تەتقىق قىلىش ، ئىشلەپچىقىرىش ، ئېنىق بىر تەرەپ قىلىش ۋە يەر يۈزىنى بىر تەرەپ قىلىشنى ئۆز ئىچىگە ئالىدۇ ، يېرىم ئۆتكۈزگۈچ ، يېڭى ئېنېرگىيە ، ئاۋىئاتسىيە ۋە باشقا ساھەلەرنىڭ يۇقىرى ئىقتىدارلىق ساپال زاپچاسلارغا بولغان قاتتىق تەلىپىگە ماس كېلىدۇ. پىشىپ يېتىلگەن پىششىقلاپ ئىشلەش جەريانى ۋە خۇرۇچ ياساش تېخنىكىسىدىن پايدىلىنىپ ، بىز خېرىدارلارغا ماتېرىيال فورمۇلانى ئەلالاشتۇرۇش ، مۇرەككەپ قۇرۇلما شەكىللىنىشتىن تارتىپ پىششىقلاپ ئىشلەشكىچە بىر بېكەتلىك مۇلازىمەت بىلەن تەمىنلەپ ، مەھسۇلاتلارنىڭ ئېسىل مېخانىكىلىق خۇسۇسىيەتكە ، ئىسسىقلىق مۇقىملىقى ۋە چىرىشكە چىدامچانلىقىغا كاپالەتلىك قىلالايمىز.