ຄວາມກ້າວໜ້າໃນເຕັກໂນໂລຊີການກະກຽມເຊລາມິກຊິລິກອນຄາໄບດ໌ທີ່ມີຄວາມບໍລິສຸດສູງ

ເຊລາມິກຊິລິກອນຄາໄບ (SiC) ທີ່ມີຄວາມບໍລິສຸດສູງໄດ້ກາຍເປັນວັດສະດຸທີ່ເໝາະສົມສຳລັບອົງປະກອບທີ່ສຳຄັນໃນອຸດສາຫະກຳເຄິ່ງຕົວນຳ, ການບິນອະວະກາດ, ແລະ ເຄມີ ເນື່ອງຈາກມີຄວາມນຳຄວາມຮ້ອນທີ່ດີເລີດ, ຄວາມໝັ້ນຄົງທາງເຄມີ, ແລະ ຄວາມແຂງແຮງທາງກົນຈັກ. ດ້ວຍຄວາມຕ້ອງການທີ່ເພີ່ມຂຶ້ນສຳລັບອຸປະກອນເຊລາມິກທີ່ມີປະສິດທິພາບສູງ, ມີມົນລະພິດຕ່ຳ, ການພັດທະນາເຕັກໂນໂລຊີການກະກຽມທີ່ມີປະສິດທິພາບ ແລະ ສາມາດຂະຫຍາຍໄດ້ສຳລັບເຊລາມິກ SiC ທີ່ມີຄວາມບໍລິສຸດສູງໄດ້ກາຍເປັນຈຸດສຸມການຄົ້ນຄວ້າທົ່ວໂລກ. ເອກະສານສະບັບນີ້ທົບທວນວິທີການກະກຽມທີ່ສຳຄັນໃນປະຈຸບັນສຳລັບເຊລາມິກ SiC ທີ່ມີຄວາມບໍລິສຸດສູງ, ລວມທັງການເຜົາຜະລຶກແບບ recrystallization, ການເຜົາຜະລຶກແບບບໍ່ມີຄວາມກົດດັນ (PS), ການກົດຮ້ອນ (HP), ການເຜົາຜະລຶກດ້ວຍ spark plasma (SPS), ແລະ ການຜະລິດແບບເພີ່ມເຕີມ (AM), ໂດຍເນັ້ນໃສ່ການສົນທະນາກ່ຽວກັບກົນໄກການເຜົາຜະລຶກ, ພາລາມິເຕີຫຼັກ, ຄຸນສົມບັດຂອງວັດສະດຸ, ແລະ ສິ່ງທ້າທາຍທີ່ມີຢູ່ຂອງແຕ່ລະຂະບວນການ.

ການນຳໃຊ້ເຊລາມິກ SiC ໃນຂົງເຂດການທະຫານ ແລະ ວິສະວະກຳ

ປະຈຸບັນ, ສ່ວນປະກອບເຊລາມິກ SiC ທີ່ມີຄວາມບໍລິສຸດສູງຖືກນໍາໃຊ້ຢ່າງກວ້າງຂວາງໃນອຸປະກອນການຜະລິດແຜ່ນຊິລິໂຄນ, ເຂົ້າຮ່ວມໃນຂະບວນການຫຼັກເຊັ່ນ: ການຜຸພັງ, ການພິມດ້ວຍຫີນ, ການແກະສະຫຼັກ, ແລະ ການຝັງໄອອອນ. ດ້ວຍຄວາມກ້າວໜ້າຂອງເຕັກໂນໂລຊີແຜ່ນເວເຟີ, ການເພີ່ມຂະໜາດແຜ່ນເວເຟີໄດ້ກາຍເປັນທ່າອ່ຽງທີ່ສໍາຄັນ. ຂະໜາດແຜ່ນເວເຟີຫຼັກໃນປະຈຸບັນແມ່ນ 300 ມມ, ເຊິ່ງບັນລຸຄວາມສົມດຸນທີ່ດີລະຫວ່າງຕົ້ນທຶນແລະກໍາລັງການຜະລິດ. ຢ່າງໃດກໍຕາມ, ໂດຍຂັບເຄື່ອນໂດຍກົດໝາຍຂອງ Moore, ການຜະລິດແຜ່ນເວເຟີຂະໜາດ 450 ມມ ແມ່ນເປັນຫົວຂໍ້ສໍາຄັນແລ້ວ. ແຜ່ນເວເຟີຂະໜາດໃຫຍ່ກວ່າມັກຈະຕ້ອງການຄວາມແຂງແຮງຂອງໂຄງສ້າງທີ່ສູງຂຶ້ນເພື່ອຕ້ານທານການບິດເບືອນແລະການຜິດຮູບ, ເຊິ່ງຊຸກຍູ້ຄວາມຕ້ອງການທີ່ເພີ່ມຂຶ້ນສໍາລັບສ່ວນປະກອບເຊລາມິກ SiC ຂະໜາດໃຫຍ່, ມີຄວາມແຂງແຮງສູງ, ແລະມີຄວາມບໍລິສຸດສູງ. ໃນຊຸມປີມໍ່ໆມານີ້, ການຜະລິດແບບເພີ່ມເຕີມ (ການພິມ 3D), ເປັນເຕັກໂນໂລຊີການສ້າງຕົ້ນແບບຢ່າງໄວວາທີ່ບໍ່ຕ້ອງການແມ່ພິມ, ໄດ້ສະແດງໃຫ້ເຫັນເຖິງທ່າແຮງອັນໃຫຍ່ຫຼວງໃນການຜະລິດຊິ້ນສ່ວນເຊລາມິກ SiC ທີ່ມີໂຄງສ້າງທີ່ສັບສົນເນື່ອງຈາກການກໍ່ສ້າງແບບຊັ້ນຕໍ່ຊັ້ນແລະຄວາມສາມາດໃນການອອກແບບທີ່ມີຄວາມຍືດຫຍຸ່ນ, ເຊິ່ງດຶງດູດຄວາມສົນໃຈຢ່າງກວ້າງຂວາງ.

ເອກະສານສະບັບນີ້ຈະວິເຄາະຢ່າງເປັນລະບົບກ່ຽວກັບວິທີການກະກຽມຫ້າຢ່າງທີ່ເປັນຕົວແທນສຳລັບເຊລາມິກ SiC ທີ່ມີຄວາມບໍລິສຸດສູງຄື: ການເຜົາຜະລຶກຄືນໃໝ່, ການເຜົາຜະລຶກແບບບໍ່ມີຄວາມກົດດັນ, ການກົດຮ້ອນ, ການເຜົາຜະລຶກດ້ວຍພລາສມາປະກາຍໄຟ, ແລະ ການຜະລິດແບບເພີ່ມເຕີມ—ໂດຍສຸມໃສ່ກົນໄກການເຜົາຜະລຶກ, ຍຸດທະສາດການເພີ່ມປະສິດທິພາບຂອງຂະບວນການ, ຄຸນລັກສະນະປະສິດທິພາບຂອງວັດສະດຸ, ແລະ ຄວາມສົດໃສດ້ານການນຳໃຊ້ໃນອຸດສາຫະກຳ.

ຄວາມຕ້ອງການວັດຖຸດິບຊິລິກອນຄາໄບທີ່ມີຄວາມບໍລິສຸດສູງ

I. ການເຜົາຜະລຶກຄືນໃໝ່

ຊິລິກອນຄາໄບຣ໌ທີ່ປ່ຽນຮູບເປັນຜລຶກ (RSiC) ເປັນວັດສະດຸ SiC ທີ່ມີຄວາມບໍລິສຸດສູງທີ່ກະກຽມໂດຍບໍ່ມີຕົວຊ່ວຍໃນການເຜົາໄໝ້ໃນອຸນຫະພູມສູງ 2100–2500°C. ນັບຕັ້ງແຕ່ Fredriksson ໄດ້ຄົ້ນພົບປະກົດການການເຜົາໄໝ້ຄືນໃໝ່ເປັນຄັ້ງທຳອິດໃນທ້າຍສະຕະວັດທີ 19, RSiC ໄດ້ຮັບຄວາມສົນໃຈຢ່າງຫຼວງຫຼາຍເນື່ອງຈາກຂອບເຂດຂອງເມັດພືດທີ່ສະອາດ ແລະ ບໍ່ມີຊັ້ນແກ້ວ ແລະ ສິ່ງເຈືອປົນ. ໃນອຸນຫະພູມສູງ, SiC ສະແດງໃຫ້ເຫັນຄວາມກົດດັນໄອນ້ຳທີ່ຂ້ອນຂ້າງສູງ, ແລະ ກົນໄກການເຜົາໄໝ້ຂອງມັນສ່ວນໃຫຍ່ແມ່ນກ່ຽວຂ້ອງກັບຂະບວນການລະເຫີຍ-ການກັ່ນຕົວ: ເມັດພືດລະອຽດລະເຫີຍ ແລະ ຕົກຄ້າງຄືນໃໝ່ເທິງໜ້າດິນຂອງເມັດພືດຂະໜາດໃຫຍ່, ສົ່ງເສີມການເຕີບໃຫຍ່ຂອງຄໍ ແລະ ການຜູກມັດໂດຍກົງລະຫວ່າງເມັດພືດ, ດັ່ງນັ້ນຈຶ່ງເສີມຂະຫຍາຍຄວາມແຂງແຮງຂອງວັດສະດຸ.

ໃນປີ 1990, Kriegesmann ໄດ້ກະກຽມ RSiC ທີ່ມີຄວາມໜາແໜ້ນທຽບເທົ່າ 79.1% ໂດຍໃຊ້ການຫລໍ່ແບບລື່ນທີ່ອຸນຫະພູມ 2200°C, ໂດຍມີພາກຕັດຂວາງສະແດງໃຫ້ເຫັນໂຄງສ້າງຈຸນລະພາກທີ່ປະກອບດ້ວຍເມັດຫຍາບ ແລະ ຮູຂຸມຂົນ. ຕໍ່ມາ, Yi ແລະ ເພື່ອນຮ່ວມງານໄດ້ໃຊ້ການຫລໍ່ເຈວເພື່ອກະກຽມວັດຖຸສີຂຽວ ແລະ ເຜົາໄໝ້ທີ່ອຸນຫະພູມ 2450°C, ໂດຍໄດ້ຮັບເຊລາມິກ RSiC ທີ່ມີຄວາມໜາແໜ້ນລວມ 2.53 g/cm³ ແລະ ຄວາມແຂງແຮງຂອງການບິດງໍ 55.4 MPa.

ໜ້າຜິວແຕກຫັກ SEM ຂອງ RSiC

ເມື່ອປຽບທຽບກັບ SiC ທີ່ໜາແໜ້ນ, RSiC ມີຄວາມໜາແໜ້ນຕ່ຳກວ່າ (ປະມານ 2.5 g/cm³) ແລະ ມີຮູพรุนເປີດປະມານ 20%, ເຊິ່ງຈຳກັດປະສິດທິພາບຂອງມັນໃນການນຳໃຊ້ທີ່ມີຄວາມແຂງແຮງສູງ. ດັ່ງນັ້ນ, ການປັບປຸງຄວາມໜາແໜ້ນ ແລະ ຄຸນສົມບັດທາງກົນຈັກຂອງ RSiC ຈຶ່ງໄດ້ກາຍເປັນຈຸດສຸມການຄົ້ນຄວ້າທີ່ສຳຄັນ. Sung ແລະ ເພື່ອນຮ່ວມງານໄດ້ສະເໜີການແຊກຊຶມຊິລິໂຄນທີ່ລະລາຍເຂົ້າໄປໃນສານປະສົມຄາບອນ/β-SiC ແລະ ການປ່ຽນຮູບຊົງຄືນໃໝ່ທີ່ອຸນຫະພູມ 2200°C, ສຳເລັດການສ້າງໂຄງສ້າງເຄືອຂ່າຍທີ່ປະກອບດ້ວຍເມັດຫຍາບ α-SiC. RSiC ທີ່ໄດ້ຮັບມີຄວາມໜາແໜ້ນ 2.7 g/cm³ ແລະ ຄວາມແຂງແຮງຂອງການບິດງໍ 134 MPa, ຮັກສາຄວາມໝັ້ນຄົງທາງກົນຈັກທີ່ດີເລີດໃນອຸນຫະພູມສູງ.

ເພື່ອເພີ່ມຄວາມໜາແໜ້ນຕື່ມອີກ, Guo ແລະ ເພື່ອນຮ່ວມງານ ໄດ້ນຳໃຊ້ເຕັກໂນໂລຊີການແຊກຊຶມໂພລີເມີ ແລະ pyrolysis (PIP) ສຳລັບການປິ່ນປົວ RSiC ຫຼາຍຄັ້ງ. ໂດຍການໃຊ້ສານລະລາຍ PCS/xylene ແລະ ນ້ຳຢາ SiC/PCS/xylene ເປັນຕົວແຊກຊຶມ, ຫຼັງຈາກ 3-6 ຮອບວຽນ PIP, ຄວາມໜາແໜ້ນຂອງ RSiC ໄດ້ຮັບການປັບປຸງຢ່າງຫຼວງຫຼາຍ (ສູງເຖິງ 2.90 g/cm³), ພ້ອມກັບຄວາມແຂງແຮງໃນການດັດປັບຂອງມັນ. ນອກຈາກນັ້ນ, ພວກເຂົາໄດ້ສະເໜີຍຸດທະສາດວົງຈອນທີ່ລວມເອົາ PIP ແລະ ການປັບໂຄງສ້າງຄືນໃໝ່: pyrolysis ທີ່ 1400°C ຕາມດ້ວຍການປັບປຸງໂຄງສ້າງຄືນໃໝ່ທີ່ 2400°C, ເຊິ່ງເຮັດໃຫ້ການອຸດຕັນຂອງອະນຸພາກຫຼຸດລົງຢ່າງມີປະສິດທິພາບ ແລະ ຫຼຸດຜ່ອນຄວາມพรຸນ. ວັດສະດຸ RSiC ສຸດທ້າຍມີຄວາມໜາແໜ້ນ 2.99 g/cm³ ແລະ ຄວາມແຂງແຮງໃນການດັດປັບ 162.3 MPa, ສະແດງໃຫ້ເຫັນເຖິງປະສິດທິພາບທີ່ສົມບູນແບບທີ່ໂດດເດັ່ນ.

ຮູບພາບ SEM ຂອງວິວັດທະນາການໂຄງສ້າງຈຸນລະພາກຂອງ RSiC ທີ່ຂັດເງົາຫຼັງຈາກການອີ່ມຕົວຂອງໂພລີເມີ ແລະ ວົງຈອນການຜະສົມຜລຶກຄືນໃໝ່ຂອງໄພໂຣໄລຊິສ (PIP): RSiC ເບື້ອງຕົ້ນ (A), ຫຼັງຈາກວົງຈອນການຜະສົມຜລຶກຄືນໃໝ່ຂອງ PIP ທຳອິດ (B), ແລະ ຫຼັງຈາກວົງຈອນທີສາມ (C)

II. ການເຜົາໄໝ້ແບບບໍ່ມີຄວາມກົດດັນ

ເຊລາມິກຊິລິໂຄນຄາໄບ (SiC) ທີ່ບໍ່ມີຄວາມກົດດັນໂດຍທົ່ວໄປແມ່ນກະກຽມໂດຍໃຊ້ຜົງ SiC ທີ່ມີຄວາມບໍລິສຸດສູງ ແລະ ລະອຽດເປັນວັດຖຸດິບ, ໂດຍເພີ່ມສານຊ່ວຍໃນການເຜົາໃນປະລິມານໜ້ອຍ, ແລະ ເຜົາໃນບັນຍາກາດທີ່ບໍ່ມີປະຕິກິລິຍາ ຫຼື ສູນຍາກາດທີ່ອຸນຫະພູມ 1800–2150°C. ວິທີການນີ້ແມ່ນເໝາະສົມສຳລັບການຜະລິດສ່ວນປະກອບເຊລາມິກຂະໜາດໃຫຍ່ ແລະ ມີໂຄງສ້າງທີ່ສັບສົນ. ຢ່າງໃດກໍຕາມ, ເນື່ອງຈາກ SiC ສ່ວນໃຫຍ່ແມ່ນຖືກຜູກມັດແບບໂຄວາເລນ, ຄ່າສຳປະສິດການແຜ່ກະຈາຍຕົວເອງຂອງມັນແມ່ນຕໍ່າຫຼາຍ, ເຮັດໃຫ້ການເຮັດໃຫ້ໜາແໜ້ນຍາກໂດຍບໍ່ມີສານຊ່ວຍໃນການເຜົາ.

ອີງຕາມກົນໄກການເຜົາ, ການເຜົາແບບບໍ່ມີຄວາມກົດດັນສາມາດແບ່ງອອກເປັນສອງປະເພດຄື: ການເຜົາແບບແຫຼວແບບບໍ່ມີຄວາມກົດດັນ (PLS-SiC) ແລະ ການເຜົາແບບແຂງແບບບໍ່ມີຄວາມກົດດັນ (PSS-SiC).

1.1 PLS-SiC (ການເຜົາໄໝ້ໄລຍະແຫຼວ)

ໂດຍປົກກະຕິແລ້ວ PLS-SiC ຈະຖືກເຜົາໄໝ້ຕໍ່າກວ່າ 2000°C ໂດຍການເພີ່ມປະມານ 10 wt.% ຂອງສານຊ່ວຍເຜົາໄໝ້ແບບຢູເທັກຕິກ (ເຊັ່ນ Al₂O₃, CaO, MgO, TiO₂, ແລະ ອົກໄຊດ໌ທີ່ຫາຍາກ RE₂O₃) ເພື່ອສ້າງເປັນໄລຍະຂອງແຫຼວ, ສົ່ງເສີມການຈັດລຽງອະນຸພາກຄືນໃໝ່ ແລະ ການຖ່າຍໂອນມວນສານເພື່ອໃຫ້ໄດ້ຄວາມໜາແໜ້ນ. ຂະບວນການນີ້ແມ່ນເໝາະສົມສຳລັບເຊລາມິກ SiC ລະດັບອຸດສາຫະກຳ, ແຕ່ບໍ່ມີລາຍງານກ່ຽວກັບ SiC ທີ່ມີຄວາມບໍລິສຸດສູງທີ່ບັນລຸໄດ້ຜ່ານການເຜົາໄໝ້ໄລຍະຂອງແຫຼວ.

1.2 PSS-SiC (ການເຜົາໄໝ້ແບບແຂງ)

PSS-SiC ກ່ຽວຂ້ອງກັບການເຮັດໃຫ້ແຂງຕົວໃນສະພາບແຂງທີ່ອຸນຫະພູມສູງກວ່າ 2000°C ດ້ວຍສານເຕີມແຕ່ງປະມານ 1 wt.%. ຂະບວນການນີ້ສ່ວນໃຫຍ່ແມ່ນອີງໃສ່ການແຜ່ກະຈາຍຂອງອະຕອມ ແລະ ການຈັດລຽງເມັດພືດຄືນໃໝ່ທີ່ເກີດຈາກອຸນຫະພູມສູງເພື່ອຫຼຸດຜ່ອນພະລັງງານພື້ນຜິວ ແລະ ບັນລຸການເຮັດໃຫ້ໜາແໜ້ນ. ລະບົບ BC (ໂບຣອນ-ຄາບອນ) ແມ່ນການປະສົມປະສານສານເຕີມແຕ່ງທົ່ວໄປ, ເຊິ່ງສາມາດຫຼຸດພະລັງງານຂອບເຂດເມັດພືດ ແລະ ກຳຈັດ SiO₂ ອອກຈາກພື້ນຜິວ SiC. ຢ່າງໃດກໍຕາມ, ສານເຕີມແຕ່ງ BC ແບບດັ້ງເດີມມັກຈະນຳເອົາສິ່ງເຈືອປົນທີ່ເຫຼືອ, ເຊິ່ງຫຼຸດຜ່ອນຄວາມບໍລິສຸດຂອງ SiC.

ໂດຍການຄວບຄຸມປະລິມານສານເຕີມແຕ່ງ (B 0.4 wt.%, C 1.8 wt.%) ແລະ ການເຜົາທີ່ອຸນຫະພູມ 2150°C ເປັນເວລາ 0.5 ຊົ່ວໂມງ, ໄດ້ຮັບເຊລາມິກ SiC ທີ່ມີຄວາມບໍລິສຸດສູງທີ່ມີຄວາມບໍລິສຸດ 99.6 wt.% ແລະ ຄວາມໜາແໜ້ນທຽບເທົ່າ 98.4%. ໂຄງສ້າງຈຸນລະພາກສະແດງໃຫ້ເຫັນເມັດຮູບຊົງເສົາ (ບາງອັນຍາວເກີນ 450 µm), ມີຮູນ້ອຍໆຢູ່ຂອບເຂດເມັດ ແລະ ອະນຸພາກແກຣໄຟດພາຍໃນເມັດ. ເຊລາມິກສະແດງໃຫ້ເຫັນເຖິງຄວາມແຂງແຮງຂອງການບິດງໍ 443 ± 27 MPa, ໂມດູນຄວາມຍືດຫຍຸ່ນ 420 ± 1 GPa, ແລະ ສຳປະສິດການຂະຫຍາຍຕົວທາງຄວາມຮ້ອນ 3.84 × 10⁻⁶ K⁻¹ ໃນລະດັບອຸນຫະພູມຫ້ອງເຖິງ 600°C, ສະແດງໃຫ້ເຫັນເຖິງປະສິດທິພາບໂດຍລວມທີ່ດີເລີດ.

ໂຄງສ້າງຈຸນລະພາກຂອງ PSS-SiC: (A) ຮູບພາບ SEM ຫຼັງຈາກການຂັດເງົາ ແລະ ການແກະສະຫຼັກ NaOH; (BD) ຮູບພາບ BSD ຫຼັງຈາກການຂັດເງົາ ແລະ ການແກະສະຫຼັກ

III. ການກົດດັນດ້ວຍຄວາມຮ້ອນ

ການບີບອັດຮ້ອນ (HP) ເປັນເຕັກນິກການບີບອັດແບບໜຶ່ງທີ່ໃຊ້ຄວາມຮ້ອນ ແລະ ຄວາມກົດດັນແກນດຽວພ້ອມກັນກັບວັດສະດຸຜົງພາຍໃຕ້ເງື່ອນໄຂອຸນຫະພູມສູງ ແລະ ຄວາມກົດດັນສູງ. ຄວາມກົດດັນສູງຍັບຍັ້ງການສ້າງຮູຂຸມຂົນຢ່າງຫຼວງຫຼາຍ ແລະ ຈຳກັດການເຕີບໂຕຂອງເມັດພືດ, ໃນຂະນະທີ່ອຸນຫະພູມສູງສົ່ງເສີມການລວມຕົວຂອງເມັດພືດ ແລະ ການສ້າງໂຄງສ້າງທີ່ໜາແໜ້ນ, ໃນທີ່ສຸດຜະລິດເຊລາມິກ SiC ທີ່ມີຄວາມໜາແໜ້ນສູງ ແລະ ມີຄວາມບໍລິສຸດສູງ. ເນື່ອງຈາກລັກສະນະທິດທາງຂອງການບີບອັດ, ຂະບວນການນີ້ມັກຈະກະຕຸ້ນໃຫ້ເກີດຄວາມບໍ່ສະເໝີພາບຂອງເມັດພືດ, ສົ່ງຜົນກະທົບຕໍ່ຄຸນສົມບັດທາງກົນຈັກ ແລະ ການສວມໃສ່.

ເຊລາມິກ SiC ບໍລິສຸດຍາກທີ່ຈະເຮັດໃຫ້ໜາແໜ້ນໂດຍບໍ່ມີສານເພີ່ມເຕີມ, ເຊິ່ງຮຽກຮ້ອງໃຫ້ມີການເຜົາດ້ວຍຄວາມກົດດັນສູງຫຼາຍ. Nadeau ແລະ ທີມງານ ໄດ້ກະກຽມ SiC ທີ່ໜາແໜ້ນຢ່າງເຕັມທີ່ໂດຍບໍ່ມີສານເພີ່ມເຕີມທີ່ອຸນຫະພູມ 2500°C ແລະ 5000 MPa ຢ່າງສຳເລັດຜົນ; Sun ແລະ ທີມງານ ໄດ້ຮັບວັດສະດຸ β-SiC ທີ່ມີຄວາມແຂງຂອງ Vickers ສູງເຖິງ 41.5 GPa ທີ່ອຸນຫະພູມ 25 GPa ແລະ 1400°C. ໂດຍໃຊ້ຄວາມກົດດັນ 4 GPa, ເຊລາມິກ SiC ທີ່ມີຄວາມໜາແໜ້ນທຽບເທົ່າປະມານ 98% ແລະ 99%, ຄວາມແຂງ 35 GPa, ແລະ ໂມດູລັດຍືດຫຍຸ່ນ 450 GPa ໄດ້ຖືກກະກຽມທີ່ອຸນຫະພູມ 1500°C ແລະ 1900°C ຕາມລຳດັບ. ຜົງ SiC ຂະໜາດໄມຄຣອນທີ່ການເຜົາດ້ວຍຄວາມຮ້ອນ 5 GPa ແລະ 1500°C ໄດ້ຜົນຜະລິດເຊລາມິກທີ່ມີຄວາມແຂງ 31.3 GPa ແລະ ຄວາມໜາແໜ້ນທຽບເທົ່າ 98.4%.

ເຖິງແມ່ນວ່າຜົນໄດ້ຮັບເຫຼົ່ານີ້ສະແດງໃຫ້ເຫັນວ່າຄວາມດັນສູງພິເສດສາມາດບັນລຸຄວາມໜາແໜ້ນທີ່ບໍ່ມີສານເພີ່ມເຕີມ, ແຕ່ຄວາມສັບສົນ ແລະ ຄ່າໃຊ້ຈ່າຍສູງຂອງອຸປະກອນທີ່ຕ້ອງການຈຳກັດການນຳໃຊ້ໃນອຸດສາຫະກຳ. ດັ່ງນັ້ນ, ໃນການກະກຽມຕົວຈິງ, ສານເພີ່ມເຕີມຕາມຮ່ອງຮອຍ ຫຼື ການເຮັດໃຫ້ເປັນເມັດຜົງມັກຖືກນຳໃຊ້ເພື່ອເພີ່ມແຮງຂັບເຄື່ອນການເຜົາ.

ໂດຍການເພີ່ມຢາງຟີນໍລິກ 4 wt.% ເປັນສານເຕີມແຕ່ງ ແລະ ເຜົາທີ່ອຸນຫະພູມ 2350°C ແລະ 50 MPa, ໄດ້ຮັບເຊລາມິກ SiC ທີ່ມີອັດຕາການໜາແໜ້ນ 92% ແລະ ຄວາມບໍລິສຸດ 99.998%. ໂດຍການໃຊ້ປະລິມານສານເຕີມແຕ່ງຕໍ່າ (ກົດບໍຣິກ ແລະ D-fructose) ແລະ ເຜົາທີ່ອຸນຫະພູມ 2050°C ແລະ 40 MPa, SiC ທີ່ມີຄວາມບໍລິສຸດສູງທີ່ມີຄວາມໜາແໜ້ນທຽບເທົ່າ >99.5% ແລະ ປະລິມານ B ທີ່ເຫຼືອພຽງແຕ່ 556 ppm ໄດ້ຖືກກະກຽມ. ຮູບພາບ SEM ສະແດງໃຫ້ເຫັນວ່າ, ເມື່ອປຽບທຽບກັບຕົວຢ່າງທີ່ເຜົາແບບບໍ່ມີຄວາມກົດດັນ, ຕົວຢ່າງທີ່ກົດຮ້ອນມີເມັດນ້ອຍກວ່າ, ຮູຂຸມຂົນໜ້ອຍກວ່າ, ແລະ ຄວາມໜາແໜ້ນສູງກວ່າ. ຄວາມແຂງແຮງຂອງການບິດແມ່ນ 453.7 ± 44.9 MPa, ແລະ ໂມດູລັດຍືດຫຍຸ່ນບັນລຸ 444.3 ± 1.1 GPa.

ໂດຍການຂະຫຍາຍເວລາການຖືຄອງຢູ່ທີ່ 1900°C, ຂະໜາດເມັດໄດ້ເພີ່ມຂຶ້ນຈາກ 1.5 μm ເປັນ 1.8 μm, ແລະ ຄວາມນຳຄວາມຮ້ອນໄດ້ປັບປຸງຈາກ 155 ເປັນ 167 W·m⁻¹·K⁻¹, ພ້ອມທັງເສີມຂະຫຍາຍຄວາມຕ້ານທານການກັດກ່ອນຂອງ plasma.

ພາຍໃຕ້ເງື່ອນໄຂ 1850°C ແລະ 30 MPa, ການກົດຮ້ອນ ແລະ ການກົດຮ້ອນຢ່າງໄວວາຂອງຜົງ SiC ທີ່ຖືກບົດ ແລະ ທີ່ຖືກອົບແຫ້ງໄດ້ໃຫ້ເຊລາມິກ β-SiC ທີ່ໜາແໜ້ນຢ່າງເຕັມທີ່ໂດຍບໍ່ມີສານເພີ່ມເຕີມໃດໆ, ມີຄວາມໜາແໜ້ນ 3.2 g/cm³ ແລະ ອຸນຫະພູມການເຜົາຕ່ຳກວ່າຂະບວນການແບບດັ້ງເດີມ 150–200°C. ເຊລາມິກມີຄວາມແຂງ 2729 GPa, ຄວາມທົນທານຂອງການແຕກຫັກ 5.25–5.30 MPa·m^1/2, ແລະ ຄວາມຕ້ານທານການເລືອຄານທີ່ດີເລີດ (ອັດຕາການເລືອຄານ 9.9 × 10⁻¹⁰ s⁻¹ ແລະ 3.8 × 10⁻⁹ s⁻¹ ທີ່ 1400°C/1450°C ແລະ 100 MPa).

(A) ຮູບພາບ SEM ຂອງໜ້າດິນຂັດເງົາ; (B) ຮູບພາບ SEM ຂອງໜ້າດິນແຕກຫັກ; (C, D) ຮູບພາບ BSD ຂອງໜ້າດິນຂັດເງົາ

ໃນການຄົ້ນຄວ້າການພິມ 3D ສຳລັບເຊລາມິກ piezoelectric, ນ້ຳເຊລາມິກທີ່ເປັນປັດໄຈຫຼັກທີ່ມີອິດທິພົນຕໍ່ການຂຶ້ນຮູບ ແລະ ປະສິດທິພາບ, ໄດ້ກາຍເປັນຈຸດສຸມຫຼັກທັງພາຍໃນ ແລະ ຕ່າງປະເທດ. ການສຶກສາໃນປະຈຸບັນໂດຍທົ່ວໄປຊີ້ໃຫ້ເຫັນວ່າຕົວກໍານົດການຕ່າງໆເຊັ່ນ: ຂະໜາດຂອງອະນຸພາກຜົງ, ຄວາມໜືດຂອງນ້ຳ, ແລະ ປະລິມານຂອງແຂງມີຜົນກະທົບຢ່າງຫຼວງຫຼາຍຕໍ່ຄຸນນະພາບການຂຶ້ນຮູບ ແລະ ຄຸນສົມບັດ piezoelectric ຂອງຜະລິດຕະພັນສຸດທ້າຍ.

ການຄົ້ນຄວ້າໄດ້ພົບວ່າ ຜົງເຊລາມິກທີ່ກະກຽມໂດຍໃຊ້ຜົງ barium titanate ຂະໜາດ micron-, submicron-, ແລະ nano ສະແດງໃຫ້ເຫັນຄວາມແຕກຕ່າງທີ່ສຳຄັນໃນຂະບວນການ stereolithography (ເຊັ່ນ LCD-SLA). ເມື່ອຂະໜາດຂອງອະນຸພາກຫຼຸດລົງ, ຄວາມໜືດຂອງນໍ້າຢາຈະເພີ່ມຂຶ້ນຢ່າງຫຼວງຫຼາຍ, ໂດຍຜົງຂະໜາດ nano ຈະຜະລິດນໍ້າຢາທີ່ມີຄວາມໜືດສູງເຖິງຫຼາຍຕື້ mPa·s. ຜົງທີ່ມີຜົງຂະໜາດ micron ມີແນວໂນ້ມທີ່ຈະແຕກອອກ ແລະ ລອກອອກໃນລະຫວ່າງການພິມ, ໃນຂະນະທີ່ຜົງຂະໜາດ submicron ແລະ nano ສະແດງໃຫ້ເຫັນພຶດຕິກຳການສ້າງຮູບທີ່ໝັ້ນຄົງກວ່າ. ຫຼັງຈາກການເຜົາດ້ວຍອຸນຫະພູມສູງ, ຕົວຢ່າງເຊລາມິກທີ່ໄດ້ຮັບມີຄວາມໜາແໜ້ນ 5.44 g/cm³, ສຳປະສິດ piezoelectric (d₃₃) ປະມານ 200 pC/N, ແລະປັດໄຈການສູນເສຍຕ່ຳ, ສະແດງໃຫ້ເຫັນຄຸນສົມບັດການຕອບສະໜອງທາງໄຟຟ້າທີ່ດີເລີດ.

ນອກຈາກນັ້ນ, ໃນຂະບວນການ micro-stereolithography, ການປັບປະລິມານແຂງຂອງ slurries ປະເພດ PZT (ເຊັ່ນ: 75 wt.%) ໄດ້ໃຫ້ວັດຖຸທີ່ຖືກ sintered ທີ່ມີຄວາມໜາແໜ້ນ 7.35 g/cm³, ເຊິ່ງບັນລຸຄ່າຄົງທີ່ piezoelectric ສູງເຖິງ 600 pC/N ພາຍໃຕ້ສະໜາມໄຟຟ້າ poling. ການຄົ້ນຄວ້າກ່ຽວກັບການຊົດເຊີຍການຜິດຮູບຂະໜາດຈຸນລະພາກໄດ້ປັບປຸງຄວາມຖືກຕ້ອງຂອງການສ້າງຮູບແບບຢ່າງຫຼວງຫຼາຍ, ເພີ່ມຄວາມແມ່ນຍໍາທາງເລຂາຄະນິດໄດ້ສູງເຖິງ 80%.

ການສຶກສາອີກອັນໜຶ່ງກ່ຽວກັບເຊລາມິກ piezoelectric PMN-PT ໄດ້ເປີດເຜີຍວ່າ ປະລິມານຂອງແຂງມີອິດທິພົນຢ່າງຫຼວງຫຼາຍຕໍ່ໂຄງສ້າງເຊລາມິກ ແລະ ຄຸນສົມບັດທາງໄຟຟ້າ. ທີ່ປະລິມານຂອງແຂງ 80 wt.%, ຜະລິດຕະພັນຂ້າງຄຽງຈະປາກົດຢູ່ໃນເຊລາມິກໄດ້ງ່າຍ; ເມື່ອປະລິມານຂອງແຂງເພີ່ມຂຶ້ນເປັນ 82 wt.% ແລະ ສູງກວ່າ, ຜະລິດຕະພັນຂ້າງຄຽງຄ່ອຍໆຫາຍໄປ, ແລະ ໂຄງສ້າງເຊລາມິກກໍ່ບໍລິສຸດຂຶ້ນ, ມີປະສິດທິພາບທີ່ດີຂຶ້ນຢ່າງຫຼວງຫຼາຍ. ທີ່ 82 wt.%, ເຊລາມິກສະແດງໃຫ້ເຫັນຄຸນສົມບັດທາງໄຟຟ້າທີ່ດີທີ່ສຸດ: ຄ່າຄົງທີ່ piezoelectric 730 pC/N, permittivity ທຽບເທົ່າ 7226, ແລະ ການສູນເສຍ dielectric ພຽງແຕ່ 0.07.

ສະຫຼຸບແລ້ວ, ຂະໜາດຂອງອະນຸພາກ, ປະລິມານຂອງແຂງ, ແລະຄຸນສົມບັດທາງ rheological ຂອງນ້ຳເຊລາມິກບໍ່ພຽງແຕ່ສົ່ງຜົນກະທົບຕໍ່ຄວາມໝັ້ນຄົງ ແລະ ຄວາມຖືກຕ້ອງຂອງຂະບວນການພິມເທົ່ານັ້ນ, ແຕ່ຍັງກຳນົດໂດຍກົງເຖິງຄວາມໜາແໜ້ນ ແລະ ການຕອບສະໜອງ piezoelectric ຂອງວັດຖຸທີ່ຖືກ sintered, ເຊິ່ງເຮັດໃຫ້ພວກມັນເປັນຕົວກຳນົດຫຼັກສຳລັບການບັນລຸເຊລາມິກ piezoelectric ທີ່ພິມ 3D ທີ່ມີປະສິດທິພາບສູງ.

ຂະບວນການຫຼັກຂອງການພິມ LCD-SLA 3D ຂອງຕົວຢ່າງ BT/UV

ຄຸນສົມບັດຂອງເຊລາມິກ PMN-PT ທີ່ມີເນື້ອໃນແຂງແຕກຕ່າງກັນ

IV. ການເຜົາໄໝ້ພລາສມາແບບປະກາຍ

ການເຜົາໄໝ້ດ້ວຍພລາສມາສະປະກາຍ (SPS) ເປັນເທັກໂນໂລຢີການເຜົາໄໝ້ທີ່ກ້າວໜ້າເຊິ່ງໃຊ້ກະແສໄຟຟ້າແບບກະພິບ ແລະ ຄວາມດັນກົນຈັກທີ່ໃຊ້ກັບຜົງພ້ອມກັນເພື່ອໃຫ້ໄດ້ຄວາມໜາແໜ້ນຢ່າງໄວວາ. ໃນຂະບວນການນີ້, ກະແສໄຟຟ້າຈະເຮັດໃຫ້ແມ່ພິມ ແລະ ຜົງຮ້ອນໂດຍກົງ, ສ້າງຄວາມຮ້ອນ ແລະ ພລາສມາແບບຈູນ, ເຮັດໃຫ້ການເຜົາໄໝ້ມີປະສິດທິພາບໃນເວລາສັ້ນໆ (ໂດຍປົກກະຕິພາຍໃນ 10 ນາທີ). ຄວາມຮ້ອນຢ່າງໄວວາຊ່ວຍສົ່ງເສີມການແຜ່ກະຈາຍຂອງໜ້າດິນ, ໃນຂະນະທີ່ການປ່ອຍປະກາຍຊ່ວຍກຳຈັດອາຍແກັສທີ່ດູດຊຶມ ແລະ ຊັ້ນອົກໄຊດ໌ອອກຈາກໜ້າດິນຜົງ, ປັບປຸງປະສິດທິພາບການເຜົາໄໝ້. ຜົນກະທົບຂອງການເຄື່ອນຍ້າຍທາງໄຟຟ້າທີ່ເກີດຈາກສະໜາມແມ່ເຫຼັກໄຟຟ້າຍັງຊ່ວຍເສີມຂະຫຍາຍການແຜ່ກະຈາຍຂອງອະຕອມ.

ເມື່ອປຽບທຽບກັບການບີບອັດດ້ວຍຄວາມຮ້ອນແບບດັ້ງເດີມ, SPS ໃຊ້ຄວາມຮ້ອນໂດຍກົງຫຼາຍກວ່າ, ເຮັດໃຫ້ມີຄວາມໜາແໜ້ນໃນອຸນຫະພູມຕ່ຳກວ່າ ພ້ອມທັງຍັບຍັ້ງການເຕີບໃຫຍ່ຂອງເມັດພືດຢ່າງມີປະສິດທິພາບ ເພື່ອໃຫ້ໄດ້ໂຄງສ້າງຈຸລະພາກທີ່ລະອຽດ ແລະ ເປັນເອກະພາບ. ຕົວຢ່າງ:

• ໂດຍບໍ່ມີສານເພີ່ມເຕີມ, ໂດຍໃຊ້ຜົງ SiC ບົດເປັນວັດຖຸດິບ, ການເຜົາທີ່ 2100°C ແລະ 70 MPa ເປັນເວລາ 30 ນາທີ ໄດ້ຜົນຜະລິດຕົວຢ່າງທີ່ມີຄວາມໜາແໜ້ນທຽບເທົ່າ 98%.
• ການເຜົາທີ່ອຸນຫະພູມ 1700°C ແລະ 40 MPa ເປັນເວລາ 10 ນາທີ ໄດ້ຜະລິດ SiC ເປັນກ້ອນທີ່ມີຄວາມໜາແໜ້ນ 98% ແລະ ຂະໜາດເມັດພຽງແຕ່ 30–50 nm ເທົ່ານັ້ນ.
• ການໃຊ້ຜົງ SiC ເມັດ 80 µm ແລະ ການເຜົາທີ່ອຸນຫະພູມ 1860°C ແລະ 50 MPa ເປັນເວລາ 5 ນາທີ ເຮັດໃຫ້ໄດ້ເຊລາມິກ SiC ປະສິດທິພາບສູງທີ່ມີຄວາມໜາແໜ້ນທຽບເທົ່າ 98.5%, ຄວາມແຂງຈຸນລະພາກຂອງ Vickers 28.5 GPa, ຄວາມແຂງແຮງໃນການບິດງໍ 395 MPa, ແລະ ຄວາມທົນທານຕໍ່ການແຕກຫັກ 4.5 MPa·m^1/2.

ການວິເຄາະໂຄງສ້າງຈຸນລະພາກສະແດງໃຫ້ເຫັນວ່າ ເມື່ອອຸນຫະພູມການເຜົາເພີ່ມຂຶ້ນຈາກ 1600°C ເປັນ 1860°C, ຄວາມพรຸນຂອງວັດສະດຸຫຼຸດລົງຢ່າງຫຼວງຫຼາຍ, ໃກ້ຈະຮອດຄວາມໜາແໜ້ນເຕັມທີ່ໃນອຸນຫະພູມສູງ.

ໂຄງສ້າງຈຸລະພາກຂອງເຊລາມິກ SiC ທີ່ຖືກເຜົາໃນອຸນຫະພູມທີ່ແຕກຕ່າງກັນ: (A) 1600°C, (B) 1700°C, (C) 1790°C ແລະ (D) 1860°C

V. ການຜະລິດສານເຕີມແຕ່ງ

ການຜະລິດແບບເພີ່ມເຕີມ (AM) ບໍ່ດົນມານີ້ໄດ້ສະແດງໃຫ້ເຫັນເຖິງທ່າແຮງອັນໃຫຍ່ຫຼວງໃນການຜະລິດສ່ວນປະກອບເຊລາມິກທີ່ສັບສົນຍ້ອນຂະບວນການກໍ່ສ້າງແບບຊັ້ນຕໍ່ຊັ້ນ. ສຳລັບເຊລາມິກ SiC, ເຕັກໂນໂລຊີ AM ຫຼາຍຢ່າງໄດ້ຖືກພັດທະນາຂຶ້ນ, ລວມທັງການສີດສານປະສົມ (BJ), 3DP, ການເຜົາດ້ວຍເລເຊີແບບເລືອກເຟັ້ນ (SLS), ການຂຽນໝຶກໂດຍກົງ (DIW), ແລະ ການສ້າງຮູບແບບສະເຕີຣິໂອລິດໂຕກຣາຟີ (SL, DLP). ຢ່າງໃດກໍຕາມ, 3DP ແລະ DIW ມີຄວາມແມ່ນຍຳຕ່ຳກວ່າ, ໃນຂະນະທີ່ SLS ມັກຈະເຮັດໃຫ້ເກີດຄວາມກົດດັນທາງຄວາມຮ້ອນ ແລະ ຮອຍແຕກ. ໃນທາງກົງກັນຂ້າມ, BJ ແລະ SL ສະເໜີຂໍ້ໄດ້ປຽບຫຼາຍກວ່າໃນການຜະລິດເຊລາມິກທີ່ສັບສົນທີ່ມີຄວາມບໍລິສຸດສູງ ແລະ ຄວາມແມ່ນຍຳສູງ.

1. ການສີດນ້ຳຢາປະສົມ (BJ)

ເຕັກໂນໂລຊີ BJ ກ່ຽວຂ້ອງກັບການສີດພົ່ນສານຍຶດຕິດເປັນຊັ້ນໆເພື່ອຜູກມັດຜົງ, ຕາມດ້ວຍການແຍກສານ ແລະ ການເຜົາເພື່ອໃຫ້ໄດ້ຜະລິດຕະພັນເຊລາມິກສຸດທ້າຍ. ການລວມ BJ ກັບການແຊກຊຶມຂອງໄອເຄມີ (CVI), ເຊລາມິກ SiC ທີ່ມີຄວາມບໍລິສຸດສູງ ແລະ ເປັນຜລຶກເຕັມຮູບແບບໄດ້ຖືກກະກຽມສຳເລັດຜົນ. ຂະບວນການດັ່ງກ່າວປະກອບມີ:

① ການສ້າງວັດຖຸສີຂຽວເຊລາມິກ SiC ໂດຍໃຊ້ BJ.
② ການເຮັດໃຫ້ໜາແໜ້ນຜ່ານ CVI ທີ່ 1000°C ແລະ 200 Torr.
③ ເຊລາມິກ SiC ສຸດທ້າຍມີຄວາມໜາແໜ້ນ 2.95 g/cm³, ຄວາມນຳຄວາມຮ້ອນ 37 W/m·K, ແລະ ຄວາມແຂງແຮງໃນການດັດ 297 MPa.

ແຜນວາດແຜນວາດການພິມດ້ວຍກາວ (BJ). (A) ຮູບແບບການອອກແບບດ້ວຍຄອມພິວເຕີ (CAD), (B) ແຜນວາດແຜນວາດຂອງຫຼັກການ BJ, (C) ການພິມ SiC ໂດຍ BJ, (D) ການເຮັດໃຫ້ SiC ໜາແໜ້ນໂດຍການແຊກຊຶມດ້ວຍໄອເຄມີ (CVI).

2. ການແກະສະຫຼັກຫີນສະເຕີຣີໂອ (SL)

SL ເປັນເທັກໂນໂລຢີການຂຶ້ນຮູບເຊລາມິກທີ່ອີງໃສ່ການບົ່ມດ້ວຍ UV ທີ່ມີຄວາມແມ່ນຍໍາສູງຫຼາຍ ແລະ ມີຄວາມສາມາດໃນການສ້າງໂຄງສ້າງທີ່ສັບສົນ. ວິທີການນີ້ໃຊ້ນໍ້າເຊລາມິກທີ່ມີຄວາມອ່ອນໄຫວຕໍ່ແສງທີ່ມີປະລິມານແຂງສູງ ແລະ ຄວາມໜືດຕໍ່າເພື່ອສ້າງວັດຖຸສີຂຽວເຊລາມິກ 3 ມິຕິ ໂດຍຜ່ານການໂພລີເມີໄຣເຊຊັນ, ຕາມດ້ວຍການແຍກຕົວ ແລະ ການເຜົາດ້ວຍອຸນຫະພູມສູງເພື່ອໃຫ້ໄດ້ຜະລິດຕະພັນສຸດທ້າຍ.

ໂດຍການໃຊ້ນໍ້າຢາ SiC ທີ່ມີຄວາມເຂັ້ມຂຸ້ນ 35 vol.%, ວັດຖຸສີຂຽວ 3D ທີ່ມີຄຸນນະພາບສູງໄດ້ຖືກກະກຽມພາຍໃຕ້ການສ່ອງແສງ UV 405 nm ແລະ ເຮັດໃຫ້ໜາແໜ້ນຕື່ມອີກຜ່ານການເຜົາໄໝ້ໂພລີເມີທີ່ 800°C ແລະ ການປິ່ນປົວດ້ວຍ PIP. ຜົນໄດ້ຮັບສະແດງໃຫ້ເຫັນວ່າຕົວຢ່າງທີ່ກະກຽມດ້ວຍນໍ້າຢາ SiC ທີ່ມີຄວາມເຂັ້ມຂຸ້ນ 35 vol.% ບັນລຸຄວາມໜາແໜ້ນທຽບເທົ່າ 84.8%, ເຊິ່ງມີປະສິດທິພາບດີກວ່າກຸ່ມຄວບຄຸມ 30% ແລະ 40%.

ໂດຍການນຳສະເໜີ SiO₂ ທີ່ມີສານ lipophilic ແລະ phenolic epoxy resin (PEA) ເພື່ອດັດແປງນ້ຳເຊື່ອມ, ປະສິດທິພາບຂອງ photopolymerization ໄດ້ຮັບການປັບປຸງຢ່າງມີປະສິດທິພາບ. ຫຼັງຈາກການເຜົາທີ່ 1600°C ເປັນເວລາ 4 ຊົ່ວໂມງ, ການປ່ຽນເປັນ SiC ເກືອບສົມບູນ, ໂດຍມີປະລິມານອົກຊີເຈນສຸດທ້າຍພຽງແຕ່ 0.12%, ເຮັດໃຫ້ສາມາດຜະລິດເຊລາມິກ SiC ທີ່ມີຄວາມບໍລິສຸດສູງ, ມີໂຄງສ້າງທີ່ສັບສົນໃນຂັ້ນຕອນດຽວໂດຍບໍ່ມີຂັ້ນຕອນການຜຸພັງກ່ອນ ຫຼື ການແຊກຊຶມກ່ອນ.

ຮູບແຕ້ມຂອງໂຄງສ້າງການພິມ ແລະ ຂະບວນການເຜົາໄໝ້ຂອງມັນ. ຮູບລັກສະນະຂອງຕົວຢ່າງຫຼັງຈາກການອົບແຫ້ງທີ່ (A) 25°C, ການເຜົາໄໝ້ທີ່ (B) 1000°C, ແລະ ການເຜົາໄໝ້ທີ່ (C) 1600°C.

ໂດຍການອອກແບບສ່ວນປະກອບເຊລາມິກ Si₃N₄ ທີ່ມີຄວາມອ່ອນໄຫວຕໍ່ແສງ ສຳລັບການພິມ 3D ແບບສະເຕີຣິໂອລິດໂຕກຣາຟີ ແລະ ການນຳໃຊ້ຂະບວນການ debinding-presintering ແລະ ການແກ່ຕົວທີ່ອຸນຫະພູມສູງ, ເຊລາມິກ Si₃N₄ ທີ່ມີຄວາມໜາແໜ້ນທາງທິດສະດີ 93.3%, ຄວາມຕ້ານທານແຮງດຶງ 279.8 MPa, ແລະ ຄວາມຕ້ານທານການບິດງໍ 308.5–333.2 MPa ໄດ້ຖືກກະກຽມ. ການສຶກສາພົບວ່າ ພາຍໃຕ້ເງື່ອນໄຂຂອງເນື້ອໃນແຂງ 45 vol.% ແລະ ເວລາການສຳຜັດ 10 ວິນາທີ, ສາມາດໄດ້ຮັບວັດຖຸສີຂຽວຊັ້ນດຽວທີ່ມີຄວາມແມ່ນຍຳໃນການແຂງຕົວລະດັບ IT77. ຂະບວນການ debinding ທີ່ອຸນຫະພູມຕ່ຳ ດ້ວຍອັດຕາການໃຫ້ຄວາມຮ້ອນ 0.1 °C/ນາທີ ຊ່ວຍຜະລິດວັດຖຸສີຂຽວທີ່ບໍ່ມີຮອຍແຕກ.

ການເຜົາເປັນຂັ້ນຕອນສຳຄັນທີ່ສົ່ງຜົນກະທົບຕໍ່ປະສິດທິພາບສຸດທ້າຍໃນການຜະລິດຮູບແບບສະເຕີລິໂອລິດໂຕກຣາຟີ. ການຄົ້ນຄວ້າສະແດງໃຫ້ເຫັນວ່າການເພີ່ມຕົວຊ່ວຍເຜົາສາມາດປັບປຸງຄວາມໜາແໜ້ນຂອງເຊລາມິກ ແລະ ຄຸນສົມບັດທາງກົນຈັກໄດ້ຢ່າງມີປະສິດທິພາບ. ການໃຊ້ CeO₂ ເປັນຕົວຊ່ວຍເຜົາ ແລະ ເຕັກໂນໂລຊີການເຜົາທີ່ມີສະໜາມໄຟຟ້າຊ່ວຍໃນການກະກຽມເຊລາມິກ Si₃N₄ ທີ່ມີຄວາມໜາແໜ້ນສູງ, CeO₂ ຖືກພົບວ່າແຍກອອກຈາກກັນຢູ່ຂອບເຂດເມັດ, ສົ່ງເສີມການເລື່ອນ ແລະ ການເຮັດໃຫ້ຂອບເຂດເມັດໜາແໜ້ນ. ເຊລາມິກທີ່ໄດ້ຮັບສະແດງໃຫ້ເຫັນຄວາມແຂງຂອງ Vickers ທີ່ HV10/10 (1347.9 ± 2.4) ແລະ ຄວາມທົນທານຂອງການແຕກຫັກທີ່ (6.57 ± 0.07) MPa·m¹/². ດ້ວຍ MgO–Y₂O₃ ເປັນສານເຕີມແຕ່ງ, ຄວາມສະເໝີພາບຂອງໂຄງສ້າງຈຸນລະພາກເຊລາມິກໄດ້ຮັບການປັບປຸງ, ເສີມຂະຫຍາຍປະສິດທິພາບຢ່າງຫຼວງຫຼາຍ. ໃນລະດັບການເສີມທັງໝົດ 8 wt.%, ຄວາມແຂງແຮງຂອງການບິດງໍ ແລະ ຄວາມນຳຄວາມຮ້ອນບັນລຸ 915.54 MPa ແລະ 59.58 W·m⁻¹·K⁻¹, ຕາມລຳດັບ.

VI. ສະຫຼຸບ

ສະຫຼຸບແລ້ວ, ເຊລາມິກຊິລິກອນຄາໄບ (SiC) ທີ່ມີຄວາມບໍລິສຸດສູງ, ໃນຖານະເປັນວັດສະດຸເຊລາມິກວິສະວະກຳທີ່ໂດດເດັ່ນ, ໄດ້ສະແດງໃຫ້ເຫັນເຖິງຄວາມສົດໃສດ້ານການນຳໃຊ້ຢ່າງກວ້າງຂວາງໃນເຄິ່ງຕົວນຳ, ການບິນອະວະກາດ, ແລະອຸປະກອນທີ່ມີສະພາບຮຸນແຮງ. ເອກະສານສະບັບນີ້ໄດ້ວິເຄາະຢ່າງເປັນລະບົບກ່ຽວກັບເສັ້ນທາງການກະກຽມທົ່ວໄປຫ້າເສັ້ນທາງສຳລັບເຊລາມິກ SiC ທີ່ມີຄວາມບໍລິສຸດສູງຄື: ການເຜົາຜະລຶກຄືນໃໝ່, ການເຜົາຜະລຶກແບບບໍ່ມີຄວາມກົດດັນ, ການກົດຮ້ອນ, ການເຜົາຜະລຶກດ້ວຍພລາສມາ, ແລະການຜະລິດແບບເພີ່ມເຕີມ—ພ້ອມດ້ວຍການສົນທະນາລະອຽດກ່ຽວກັບກົນໄກການເຮັດໃຫ້ໜາແໜ້ນ, ການເພີ່ມປະສິດທິພາບຂອງພາລາມິເຕີຫຼັກ, ປະສິດທິພາບຂອງວັດສະດຸ, ແລະຂໍ້ດີ ແລະ ຂໍ້ຈຳກັດຕ່າງໆ.

ເຫັນໄດ້ຢ່າງຊັດເຈນວ່າຂະບວນການທີ່ແຕກຕ່າງກັນແຕ່ລະຂະບວນການມີລັກສະນະເປັນເອກະລັກໃນແງ່ຂອງການບັນລຸຄວາມບໍລິສຸດສູງ, ຄວາມໜາແໜ້ນສູງ, ໂຄງສ້າງທີ່ສັບສົນ, ແລະ ຄວາມເປັນໄປໄດ້ທາງອຸດສາຫະກໍາ. ໂດຍສະເພາະເຕັກໂນໂລຊີການຜະລິດແບບເພີ່ມເຕີມໄດ້ສະແດງໃຫ້ເຫັນເຖິງທ່າແຮງທີ່ເຂັ້ມແຂງໃນການຜະລິດອົງປະກອບທີ່ມີຮູບຮ່າງສັບສົນ ແລະ ປັບແຕ່ງໄດ້, ດ້ວຍຄວາມກ້າວໜ້າໃນຂົງເຂດຍ່ອຍເຊັ່ນ: ການສ້າງຮູບແບບສະເຕີລິໂອ ແລະ ການເຈາະດ້ວຍສານຍຶດຕິດ, ເຮັດໃຫ້ມັນເປັນທິດທາງການພັດທະນາທີ່ສໍາຄັນສໍາລັບການກະກຽມເຊລາມິກ SiC ທີ່ມີຄວາມບໍລິສຸດສູງ.

ການຄົ້ນຄວ້າໃນອະນາຄົດກ່ຽວກັບການກະກຽມເຊລາມິກ SiC ທີ່ມີຄວາມບໍລິສຸດສູງຈຳເປັນຕ້ອງໄດ້ຄົ້ນຄວ້າໃຫ້ເລິກເຊິ່ງກວ່ານີ້, ໂດຍສົ່ງເສີມການຫັນປ່ຽນຈາກຂະໜາດຫ້ອງທົດລອງໄປສູ່ການນຳໃຊ້ດ້ານວິສະວະກຳຂະໜາດໃຫຍ່ ແລະ ໜ້າເຊື່ອຖືສູງ, ດັ່ງນັ້ນຈຶ່ງໃຫ້ການສະໜັບສະໜູນດ້ານວັດສະດຸທີ່ສຳຄັນສຳລັບການຜະລິດອຸປະກອນລະດັບສູງ ແລະ ເຕັກໂນໂລຊີຂໍ້ມູນຂ່າວສານລຸ້ນຕໍ່ໄປ.

XKH ເປັນວິສາຫະກິດເຕັກໂນໂລຢີສູງທີ່ມີຄວາມຊ່ຽວຊານໃນການຄົ້ນຄວ້າ ແລະ ຜະລິດວັດສະດຸເຊລາມິກທີ່ມີປະສິດທິພາບສູງ. ບໍລິສັດອຸທິດຕົນເພື່ອໃຫ້ວິທີແກ້ໄຂທີ່ກຳນົດເອງສຳລັບລູກຄ້າໃນຮູບແບບຂອງເຊລາມິກຊິລິກອນຄາໄບ (SiC) ທີ່ມີຄວາມບໍລິສຸດສູງ. ບໍລິສັດມີເຕັກໂນໂລຊີການກະກຽມວັດສະດຸທີ່ກ້າວໜ້າ ແລະ ຄວາມສາມາດໃນການປະມວນຜົນທີ່ຊັດເຈນ. ທຸລະກິດຂອງບໍລິສັດກວມເອົາການຄົ້ນຄວ້າ, ການຜະລິດ, ການປະມວນຜົນທີ່ຊັດເຈນ, ແລະ ການປິ່ນປົວພື້ນຜິວຂອງເຊລາມິກ SiC ທີ່ມີຄວາມບໍລິສຸດສູງ, ຕອບສະໜອງຄວາມຕ້ອງການທີ່ເຂັ້ມງວດຂອງເຄິ່ງຕົວນຳ, ພະລັງງານໃໝ່, ການບິນອະວະກາດ ແລະ ຂົງເຂດອື່ນໆສຳລັບສ່ວນປະກອບເຊລາມິກທີ່ມີປະສິດທິພາບສູງ. ໂດຍນຳໃຊ້ຂະບວນການເຜົາໄໝ້ທີ່ສົມບູນ ແລະ ເຕັກໂນໂລຊີການຜະລິດແບບເພີ່ມເຕີມ, ພວກເຮົາສາມາດສະເໜີບໍລິການແບບຄົບວົງຈອນໃຫ້ແກ່ລູກຄ້າຕັ້ງແຕ່ການເພີ່ມປະສິດທິພາບສູດວັດສະດຸ, ການສ້າງໂຄງສ້າງທີ່ສັບສົນຈົນເຖິງການປະມວນຜົນທີ່ຊັດເຈນ, ຮັບປະກັນວ່າຜະລິດຕະພັນມີຄຸນສົມບັດທາງກົນຈັກທີ່ດີເລີດ, ຄວາມໝັ້ນຄົງທາງຄວາມຮ້ອນ ແລະ ຄວາມຕ້ານທານການກັດກ່ອນ.