Dhoobada silikoon ee saafiga ah (SiC) ee saafiga ah ayaa soo ifbaxay iyagoo ah agab ku habboon qaybaha muhiimka ah ee warshadaha semiconductor-ka, hawada sare, iyo kiimikada sababtoo ah gudbintooda kulaylka ee gaarka ah, xasilloonida kiimikada, iyo xoogga farsamada. Iyadoo ay sii kordhayaan baahida loo qabo aaladaha dhoobada ee waxqabadka sare leh, wasakhowga hooseeya, horumarinta tignoolajiyada diyaarinta ee hufan oo la miisaami karo ee dhoobada SiC ee saafiga ah ayaa noqotay diiradda cilmi-baarista caalamiga ah. Warqaddani si nidaamsan ayay dib ugu eegaysaa hababka diyaarinta ee ugu muhiimsan ee hadda jira ee dhoobada SiC ee saafiga ah, oo ay ku jiraan sintering-ka dib-u-cusboonaysiinta, sintering-ka aan cadaadiska lahayn (PS), cadaadiska kulul (HP), sintering-ka plasma ee la shiiday (SPS), iyo wax-soo-saarka lagu daray (AM), iyadoo xoogga la saarayo ka hadalka hababka sintering-ka, xuduudaha muhiimka ah, sifooyinka agabka, iyo caqabadaha jira ee geeddi-socod kasta.
Adeegsiga dhoobada SiC ee goobaha militariga iyo injineernimada
Waqtigan xaadirka ah, qaybaha dhoobada SiC ee saafiga badan ayaa si weyn loogu isticmaalaa qalabka wax soo saarka wafer silicon, iyagoo ka qayb qaadanaya hababka asaasiga ah sida oksaydhka, lithography, etching, iyo ion-ka. Iyadoo la horumarinayo tiknoolajiyada wafer-ka, kordhinta cabbirrada wafer-ka ayaa noqotay isbeddel muhiim ah. Cabbirka wafer-ka ee hadda jira waa 300 mm, taasoo la gaarayo dheelitir wanaagsan oo u dhexeeya kharashka iyo awoodda wax soo saarka. Si kastaba ha ahaatee, oo ay wado Moore's Law, wax soo saarka tirada badan ee wafer-ka 450 mm ayaa durba ku jira ajandaha. Wafer-ka waaweyn badanaa waxay u baahan yihiin xoog dhisme oo sare si ay uga hortagaan qallooca iyo isbeddelka, taasoo sii kicinaysa baahida sii kordheysa ee qaybaha dhoobada SiC ee cabbirka weyn, xoogga sare leh, saafiga sare leh. Sannadihii ugu dambeeyay, wax soo saarka lagu daro (daabacaadda 3D), oo ah tignoolajiyada tijaabada degdega ah ee aan u baahnayn qaabab, waxay muujisay awood aad u weyn oo ku saabsan soo saarista qaybaha dhoobada SiC ee qaabaysan ee adag sababtoo ah dhismaha lakab-lakab iyo awoodaha naqshadeynta dabacsan, taasoo soo jiidatay dareen ballaaran.
Warqaddani waxay si nidaamsan u falanqayn doontaa shan hab oo loogu talagalay diyaarinta walxaha siC ee saafiga ah - dib-u-kicinta sintering-ka, sintering aan cadaadis lahayn, cadaadis kulul, sintering plasma spark, iyo wax soo saarka lagu daray - iyadoo diiradda la saarayo farsamooyinka sintering-ka, istaraatiijiyadaha hagaajinta habka, astaamaha waxqabadka agabka, iyo rajada codsiga warshadaha.
Shuruudaha alaabta ceeriin ee silicon carbide saafi ah oo sare
I. Dib-u-cusboonaysiinta Sintering
Karbohaydraytka silikoon ee dib loo warshadeeyay (RSiC) waa walax SiC ah oo saafi ah oo la diyaariyey iyada oo aan la isticmaalin qalabka sintering heerkulka sare ee 2100–2500°C. Tan iyo markii Fredriksson uu markii ugu horreysay ogaaday ifafaalaha dib-u-warshadaynta dabayaaqadii qarnigii 19-aad, RSiC waxay heshay dareen weyn sababtoo ah xuduudaheeda hadhuudhka ee nadiifka ah iyo maqnaanshaha marxaladaha galaaska iyo wasakhda. Heerkulka sare, SiC waxay muujisaa cadaadis uumi oo sarreeya, habka sintering-kuna wuxuu inta badan ku lug leeyahay habka uumi-baxa-isku-darka: miraha yaryar ayaa uumi-baxa oo dib ugu celiya dusha sare ee miraha waaweyn, taasoo kor u qaadaysa koritaanka qoorta iyo isku xidhka tooska ah ee u dhexeeya miraha, taasoo kor u qaadaysa xoogga maaddada.
Sannadkii 1990, Kriegesmann wuxuu diyaariyey RSiC cufnaan qaraabo ah oo ah 79.1% isagoo isticmaalaya shubid simbiriirixan ah oo ku taal 2200°C, iyadoo qaybta isgoyska ah ay muujinayso qaab-dhismeed yar oo ka kooban badar qallafsan iyo daloolo. Dabadeed, Yi et al. waxay isticmaaleen shubid jel ah si ay u diyaariyaan jirro cagaaran waxayna ku sifeeyeen heerkul ah 2450°C, iyagoo helaya dhoobada RSiC oo leh cufnaan badan oo ah 2.53 g/cm³ iyo xoog dabacsan oo ah 55.4 MPa.
Dusha sare ee jabka SEM ee RSiC
Marka la barbardhigo SiC cufan, RSiC waxay leedahay cufnaan hoose (qiyaastii 2.5 g/cm³) iyo qiyaastii 20% dalool furan, taasoo xaddidaysa waxqabadkeeda codsiyada xoogga sare leh. Sidaa darteed, hagaajinta cufnaanta iyo sifooyinka farsamada ee RSiC waxay noqotay diiradda cilmi-baarista muhiimka ah. Sung et al. waxay soo jeediyeen in silikoon dhalaalay lagu dhex geliyo isku-dhafka isku dhafan ee kaarboon/β-SiC iyo in dib loo soo celiyo heerkulka 2200°C, iyadoo si guul leh loo dhisay qaab-dhismeed shabakadeed oo ka kooban badar qallafsan oo α-SiC ah. RSiC-ga ka dhashay wuxuu gaaray cufnaan dhan 2.7 g/cm³ iyo xoog dabacsan oo ah 134 MPa, isagoo ilaalinaya xasillooni farsamo oo heer sare ah heerkulka sare.
Si loo sii xoojiyo cufnaanta, Guo et al. waxay adeegsadeen tignoolajiyada polymer infiltration and pyrolysis (PIP) si loogu daaweeyo badan oo RSiC ah. Iyagoo adeegsanaya xalalka PCS/xylene iyo slurries SiC/PCS/xylene sida kuwa gudaha ku jira, ka dib 3-6 wareeg oo PIP ah, cufnaanta RSiC si weyn ayaa loo hagaajiyay (ilaa 2.90 g/cm³), oo ay weheliso xooggeeda dabacsan. Intaa waxaa dheer, waxay soo jeediyeen istaraatiijiyad wareeg ah oo isku daraysa PIP iyo dib-u-cusboonaysiinta: pyrolysis 1400°C oo ay ku xigto dib-u-cusboonaysiinta 2400°C, si wax ku ool ah u nadiifisa xannibaadaha walxaha iyo yaraynta daloolada. Maaddada ugu dambeysa ee RSiC waxay gaartay cufnaanta 2.99 g/cm³ iyo xoog dabacsan oo ah 162.3 MPa, taasoo muujinaysa waxqabad dhammaystiran oo heer sare ah.
Sawirada SEM ee isbeddelka qaab-dhismeedka microstructure ee RSiC la safeeyey ka dib markii la dahaadhay polymer-ka iyo wareegyada pyrolysis (PIP)-recrystallization: RSiC bilowga ah (A), ka dib wareegga PIP-recrystallization ee ugu horreeya (B), iyo ka dib wareegga saddexaad (C)
II. Sintering aan cadaadis lahayn
Dhoobada silikoon ee aan cadaadiska lahayn (SiC) waxaa badanaa lagu diyaariyaa iyadoo la isticmaalayo budada SiC oo aad u saafi ah, oo aad u fiican sida walxo ceeriin ah, iyadoo lagu daray xaddi yar oo qalab wax lagu nadiifiyo ah, waxaana lagu shubaa jawi aan firfircoonayn ama faakiyuum heerkul ah 1800–2150°C. Habkani wuxuu ku habboon yahay soo saarista qaybo dhoobo ah oo cabbirkoodu weyn yahay oo isku dhafan. Si kastaba ha ahaatee, maadaama SiC uu si isku xiran yahay, isku-dhafka is-baahinta ayaa aad u hooseeya, taasoo ka dhigaysa cufnaanta mid adag iyada oo aan la isticmaalin qalabka wax lagu nadiifiyo.
Iyada oo ku saleysan habka sintering-ka, sintering-ka aan cadaadiska lahayn waxaa loo qaybin karaa laba qaybood: sintering-ka dareeraha-wajiga aan cadaadiska lahayn (PLS-SiC) iyo sintering-ka adag ee aan cadaadiska lahayn (PSS-SiC).
1.1 PLS-SiC (Sintering-ka Wajiga Dareeraha ah)
PLS-SiC waxaa badanaa lagu sifeeyaa meel ka hooseysa 2000°C iyadoo lagu darayo qiyaastii 10 wt.% qalabka sintering-ka eutectic (sida Al₂O₃, CaO, MgO, TiO₂, iyo oksaydhyada dhulka dhifka ah ee RE₂O₃) si loo sameeyo marxalad dareere ah, taasoo kor u qaadaysa dib-u-habaynta walxaha iyo wareejinta tirada si loo gaaro cufnaan. Habkani wuxuu ku habboon yahay dhoobada SiC ee heerka warshadaha, laakiin ma jirin warbixino sheegaya in SiC saafi ah oo sarreeya lagu gaaray sintering-wajiga dareeraha ah.
1.2 PSS-SiC (Sintering Adag oo Xaalad Adag)
PSS-SiC waxay ku lug leedahay cufnaanta adag ee heerkulka ka sarreeya 2000°C iyadoo qiyaastii 1 wt.% lagu daro. Habkani wuxuu inta badan ku tiirsan yahay faafinta atomiga iyo dib-u-habaynta hadhuudhka oo ay keento heerkul sare si loo yareeyo tamarta dusha sare loona gaaro cufnaanta. Nidaamka BC (boron-carbon) waa isku-darka wax lagu daro ee caadiga ah, kaas oo hoos u dhigi kara tamarta xadka hadhuudhka oo ka saari kara SiO₂ dusha sare ee SiC. Si kastaba ha ahaatee, waxyaabaha lagu daro ee dhaqameed ee BC badanaa waxay soo bandhigaan wasakhda haraaga ah, taasoo yaraynaysa daahirnimada SiC.
Iyadoo la xakameynayo waxyaabaha lagu daro (B 0.4 wt.%, C 1.8 wt.%) iyo sintering heerkul ah 2150°C muddo 0.5 saacadood ah, dhoobada SiC ee saafiga ah oo saafi ah oo ah 99.6 wt.% iyo cufnaanta qaraabada ah ee 98.4%. Qaab-dhismeedka yar wuxuu muujiyay iniinaha tiirarka leh (qaar ka badan 450 µm dherer ahaan), iyadoo daloollo yaryar ay ku yaalliin xuduudaha hadhuudhka iyo walxaha garaafka ee gudaha miraha. Dhoobada waxay muujiyeen xoog dabacsan oo ah 443 ± 27 MPa, module dabacsan oo ah 420 ± 1 GPa, iyo isku-darka ballaarinta kulaylka oo ah 3.84 × 10⁻⁶ K⁻¹ heerkulka qolka ilaa 600°C, taasoo muujinaysa waxqabad guud oo aad u wanaagsan.
Qaab-dhismeedka yar ee PSS-SiC: (A) Sawirka SEM ka dib marka la nadiifiyo iyo in la qodo NaOH; (BD) Sawirada BSD ka dib marka la nadiifiyo oo la qodo
III. Sintering-ka Cadaadiska Kulul
Kuleylka cadaadiska kulul (HP) waa farsamo cufnaan ah oo isku mar ku marisa kulaylka iyo cadaadiska hal-geeska ah walxaha budada ah xaaladaha heerkulka sare iyo cadaadiska sare. Cadaadiska sare wuxuu si weyn u joojiyaa sameynta daloolada wuxuuna xaddidaa koritaanka hadhuudhka, halka heerkulka sare uu kor u qaado isku-dhafka hadhuudhka iyo sameynta qaab-dhismeedyada cufan, ugu dambeyntiina wuxuu soo saaraa dhoobada SiC ee cufnaanta sare leh, saafiga sare leh. Sababtoo ah dabeecadda jihada ee riixitaanka, habkani wuxuu u janjeeraa inuu kiciyo anisotropy hadhuudhka, taasoo saameysa sifooyinka farsamada iyo xirashada.
Dhoobada saafiga ah ee SiC way adag tahay in la nuugo iyada oo aan la isticmaalin wax lagu daro, taasoo u baahan sintering cadaadis aad u sarreeya. Nadeau et al. si guul leh ayay u diyaariyeen SiC oo si buuxda u cufan iyada oo aan lagu darin 2500°C iyo 5000 MPa; Sun et al. waxay heleen agab β-SiC ah oo leh adkaanta Vickers oo dhan 41.5 GPa 25 GPa iyo 1400°C. Iyagoo isticmaalaya 4 cadaadis GPa ah, dhoobada SiC oo leh cufnaan qaraabo ah oo qiyaastii ah 98% iyo 99%, adkaanta 35 GPa, iyo modulus dabacsan oo ah 450 GPa ayaa lagu diyaariyey 1500°C iyo 1900°C, siday u kala horreeyaan. Budada SiC ee cabbirka micron-ka ah ee 5 GPa iyo 1500°C waxay soo saartay dhoobo leh adkaanta 31.3 GPa iyo cufnaanta qaraabo ah oo ah 98.4%.
In kasta oo natiijooyinkani ay muujinayaan in cadaadis aad u sarreeya uu gaari karo cufnaan aan lagu darin, haddana kakanaanta iyo kharashka sare ee qalabka loo baahan yahay ayaa xaddidaya codsiyada warshadaha. Sidaa darteed, diyaarinta wax ku oolka ah, waxyaabaha lagu daro raadadka ama budada budada ah ayaa badanaa loo isticmaalaa in lagu xoojiyo awoodda wadista sintering.
Markii lagu daray 4 wt.% resin phenolic ah oo lagu daray oo lagu sifeeyay 2350°C iyo 50 MPa, dhoobada SiC oo leh heer cufnaan ah 92% iyo daahirnimo ah 99.998%. Iyadoo la adeegsanayo xaddi yar oo lagu daray (boric acid iyo D-fructose) iyo sintering ah 2050°C iyo 40 MPa, waxaa la diyaariyey SiC saafi ah oo leh cufnaan qaraabo ah >99.5% iyo haraaga B ee 556 ppm oo keliya. Sawirrada SEM waxay muujiyeen in, marka la barbar dhigo muunadaha aan cadaadiska lahayn, muunadaha kulul ee la riixay ay lahaayeen badar yar yar, daloollo yar, iyo cufnaan sare. Xoogga dabacsanaantu wuxuu ahaa 453.7 ± 44.9 MPa, modulus-kuna wuxuu gaaray 444.3 ± 1.1 GPa.
Markii la kordhiyay waqtiga haynta 1900°C, cabbirka badarka ayaa ka kordhay 1.5 μm ilaa 1.8 μm, iyo hawo-qaadista kulaylka ayaa ka fiicnaatay 155 ilaa 167 W·m⁻¹·K⁻¹, iyadoo sidoo kale la xoojinayo iska caabbinta daxalka balaasmaha.
Marka la eego xaaladaha heerkulka 1850°C iyo 30 MPa, cadaadiska kulul iyo cadaadiska kulul ee degdega ah ee budada SiC ee granulated iyo annealed waxay soo saareen dhoobo β-SiC oo si buuxda u cufan iyada oo aan wax lagu darin, oo leh cufnaan ah 3.2 g/cm³ iyo heerkul sintering ah 150–200°C oo ka hooseeya hababka dhaqameed. Dhoobada waxay muujiyeen adkaansho 2729 GPa ah, adkaansho jabka ah 5.25–5.30 MPa·m^1/2, iyo iska caabin aad u fiican oo gurguurta (heerarka gurguurta ee 9.9 × 10⁻¹⁰ s⁻¹ iyo 3.8 × 10⁻⁹ s⁻¹ 1400°C/1450°C iyo 100 MPa).
(A) Sawirka SEM ee dusha sare ee la safeeyey; (B) Sawirka SEM ee dusha sare ee jabka; (C, D) Sawirka BSD ee dusha sare ee la safeeyey
Cilmi-baarista daabacaadda 3D ee dhoobada piezoelectric, slurry-ka dhoobada ah, oo ah qodobka ugu muhiimsan ee saameeya sameynta iyo waxqabadka, ayaa noqday diiradda ugu weyn gudaha iyo dibaddaba. Daraasadaha hadda jira guud ahaan waxay muujinayaan in xuduudaha sida cabbirka walxaha budada ah, dheellitirka slurry-ka, iyo waxyaabaha adag ay si weyn u saameeyaan tayada sameynta iyo sifooyinka piezoelectric ee badeecada kama dambaysta ah.
Cilmi-baaris ayaa lagu ogaaday in budada dhoobada ah ee lagu diyaariyo budada barium titanate ee micron-, submicron-, iyo nano-ga ay muujiyaan kala duwanaansho muhiim ah oo ku saabsan hababka stereolithography (tusaale ahaan, LCD-SLA). Marka cabbirka walxaha uu hoos u dhaco, dhekhliga slurry-ku si weyn ayuu u kordhaa, iyadoo budada nano-ga ay soo saaraan slurries leh viscosities gaaraya balaayiin mPa·s. Slurries leh budada micron-ga waxay u nugul yihiin inay kala daato oo ay diirmaan inta lagu jiro daabacaadda, halka budada submicron iyo kuwa nano-ga ay muujiyaan dabeecad sameynta oo deggan. Ka dib markii sintering heerkul sare ah la sameeyay, muunadaha dhoobada ee ka dhashay waxay gaareen cufnaan dhan 5.44 g/cm³, isku-dhafka piezoelectric (d₃₃) oo qiyaastii ah 200 pC/N, iyo arrimo lumis hooseeya, iyagoo muujinaya sifooyin jawaab celin elektromekanikal oo heer sare ah.
Intaa waxaa dheer, hababka micro-stereolithography, hagaajinta nuxurka adag ee slurries nooca PZT (tusaale ahaan, 75 wt.%) waxay soo saareen jirro wasakhaysan oo leh cufnaan dhan 7.35 g/cm³, taasoo gaartay joogto piezoelectric ah oo ilaa 600 pC/N ah oo hoos yimaada goobaha korontada ee poling. Cilmi-baarista ku saabsan magdhowga isbeddelka cabbirka yar ayaa si weyn u hagaajisay saxnaanta sameynta, iyadoo kor u qaadaysa saxnaanta joomatari ilaa 80%.
Daraasad kale oo ku saabsan dhoobada piezoelectric PMN-PT ayaa shaaca ka qaaday in maaddada adag ay si weyn u saamayso qaab-dhismeedka dhoobada iyo sifooyinka korontada. Markay ahayd 80 wt.% maaddada adag, alaabada ka soo baxda si fudud ayay uga soo muuqan jirtay dhoobada; markii maaddada adag ay korodhay 82 wt.% iyo wixii ka sarreeya, alaabada ka soo baxda ayaa si tartiib tartiib ah u baaba'day, qaab-dhismeedka dhoobadana wuxuu noqday mid saafi ah, iyadoo waxqabadkiisu si weyn u soo hagaagay. Markay ahayd 82 wt.%, dhoobada waxay muujisay sifooyin koronto oo ugu fiican: joogto ah oo piezoelectric ah oo ah 730 pC/N, ogolaansho qaraabo ah oo ah 7226, iyo lumis dielectric ah oo ah 0.07 oo keliya.
Marka la soo koobo, cabbirka walxaha, nuxurka adag, iyo sifooyinka rheological ee slurries dhoobada ah ma saameeyaan oo keliya xasilloonida iyo saxnaanta habka daabacaadda laakiin sidoo kale waxay si toos ah u go'aamiyaan cufnaanta iyo jawaabta piezoelectric ee jirka wasakhaysan, taasoo ka dhigaysa xuduudaha muhiimka ah ee lagu gaarayo dhoobada piezoelectric ee 3D-daabacan ee waxqabadka sare leh.
Habka ugu muhiimsan ee daabacaadda 3D ee LCD-SLA ee muunadaha BT/UV
Sifooyinka dhoobada PMN-PT oo leh waxyaabo adag oo kala duwan
IV. Spark Plasma Sintering
Sifeynta Balaasmaha ee Spark (SPS) waa tiknoolajiyad casri ah oo sifeynaysa oo adeegsata cadaadis koronto iyo farsamo oo isku mar lagu mariyo budada si loo gaaro cufnaan degdeg ah. Habkan, hadda si toos ah ayuu u kululeeyaa caaryada iyo budada, isagoo soo saaraya kulaylka Joule iyo balaasma, taasoo suurtogalinaysa sifeyn hufan waqti gaaban gudaheed (badanaa 10 daqiiqo gudahood). Kuleylka degdega ah wuxuu kor u qaadaa faafinta dusha sare, halka sii deynta dhimbiiluhu ay ka caawiso ka saarista gaasaska nuugaya iyo lakabka oksaydhka ee dusha sare ee budada, taasoo hagaajinaysa waxqabadka sifeynta. Saamaynta socdaalka elektaroonigga ah ee ay keento goobaha elektromagnetic-ka ayaa sidoo kale xoojisa faafinta atomiga.
Marka la barbardhigo cadaadiska kulul ee dhaqameed, SPS waxay isticmaashaa kuleyl toos ah, taasoo suurtogalinaysa cufnaanta heerkulka hooseeya iyadoo si wax ku ool ah u joojinaysa koritaanka hadhuudhka si loo helo qaab-dhismeedyo yaryar oo fiican oo isku mid ah. Tusaale ahaan:
- Iyada oo aan lahayn wax lagu daro, isticmaalka budada SiC ee dhulka lagu shiiday sidii walxo ceeriin ah, sintering heerkul ah 2100°C iyo 70 MPa muddo 30 daqiiqo ah ayaa keenay muunado leh cufnaan 98%.
- Ku shubista heerkul ah 1700°C iyo 40 MPa muddo 10 daqiiqo ah waxay soo saartay cubic SiC oo leh cufnaan 98% iyo cabbirka hadhuudhka oo ah 30-50 nm oo keliya.
- Isticmaalka budada SiC ee 80 µm granular iyo sintering heerkul ah 1860°C iyo 50 MPa muddo 5 daqiiqo ah waxay keentay dhoobo SiC oo tayo sare leh oo leh cufnaan 98.5% ah, Vickers microhardness oo ah 28.5 GPa, xoog dabacsan oo ah 395 MPa, iyo adkaanta jabka oo ah 4.5 MPa^1/2.
Falanqaynta qaab-dhismeedka yar-yar ayaa muujisay in markii heerkulka sintering uu ka kordhay 1600°C ilaa 1860°C, daloolada walxaha ayaa si weyn hoos ugu dhacay, iyadoo ku dhawaad cufnaanta buuxda heerkulka sare.
Qaab-dhismeedka yar ee dhoobada SiC ee lagu sifeeyay heerkul kala duwan: (A) 1600°C, (B) 1700°C, (C) 1790°C iyo (D) 1860°C
V. Waxsoosaarka Waxyaabaha Lagu Daro
Wax soo saarka dheeraadka ah (AM) ayaa dhawaan muujiyay awood aad u weyn oo ku saabsan sameynta qaybaha dhoobada adag sababtoo ah habka dhismaha lakab-lakab. Dhoobada SiC, teknoolojiyada AM badan ayaa la sameeyay, oo ay ku jiraan jetting binder (BJ), 3DP, sintering laser selective (SLS), qorista khadka tooska ah (DIW), iyo stereolithography (SL, DLP). Si kastaba ha ahaatee, 3DP iyo DIW waxay leeyihiin saxnaan hoose, halka SLS ay u janjeerto inay kiciso walbahaarka kulaylka iyo dildilaaca. Taas bedelkeeda, BJ iyo SL waxay bixiyaan faa'iidooyin badan oo ku saabsan soo saarista dhoobada adag ee saafiga ah, saxnaanta sare leh.
- Binder Jetting (BJ)
Tiknoolajiyadda BJ waxay ku lug leedahay buufin lakab-lakab ah oo ah binder ilaa budada xidhmada, oo ay ku xigto furfurid iyo sintering si loo helo badeecada ugu dambeysa ee dhoobada. Isku darka BJ iyo kiimikada uumiga ee soo galaya (CVI), dhoobada SiC ee saafiga ah oo dhammaystiran ayaa si guul leh loo diyaariyey. Hawshu waxay ka kooban tahay:
① Samaynta jidhka cagaaran ee dhoobada SiC iyadoo la adeegsanayo BJ.
② Cufnaanta iyada oo loo marayo CVI heerkul ah 1000°C iyo 200 Torr.
③ Dhoobada SiC ee ugu dambeysay waxay lahayd cufnaan dhan 2.95 g/cm³, habaynta kulaylka 37 W/m·K, iyo xoogga dabacsanaanta 297 MPa.
Jaantuska jaantuska ee daabacaadda jet-ka dhejiska ah (BJ). (A) Qaabka naqshadeynta kumbuyuutarka (CAD), (B) jaantuska jaantuska ee mabda'a BJ, (C) daabacaadda SiC ee BJ, (D) cufnaanta SiC ee ku dhex milmidda uumiga kiimikada (CVI)
- Stereolithography (SL)
SL waa tiknoolajiyad sameynta dhoobada oo ku salaysan UV-dabiici ah oo leh saxnaan aad u sarreysa iyo awoodo sameynta qaab-dhismeed oo adag. Habkani wuxuu adeegsadaa slurries dhoobada xasaasiga ah oo leh maaddo adag oo sare iyo viscosity hooseeya si loo sameeyo unugyo cagaaran oo dhoobo ah oo 3D ah iyada oo loo marayo photopolymerization, oo ay ku xigto debinding iyo sintering heerkul sare leh si loo helo badeecada kama dambaysta ah.
Iyada oo la adeegsanayo slurry 35 vol.% SiC ah, jidhka cagaaran ee tayo sare leh ee 3D ayaa lagu diyaariyey shucaaca UV ee 405 nm waxaana si dheeraad ah loogu xoojiyay gubashada polymer-ka ee 800 ° C iyo daaweynta PIP. Natiijooyinka waxay muujiyeen in muunado lagu diyaariyey slurry 35 vol.% ay gaareen cufnaan qaraabo ah oo ah 84.8%, iyagoo ka sarreeya kooxaha xakamaynta 30% iyo 40%.
Iyadoo la soo bandhigayo lipophilic SiO₂ iyo phenolic epoxy resin (PEA) si wax looga beddelo slurry-ka, waxqabadka photopolymerization si wax ku ool ah ayaa loo hagaajiyay. Ka dib markii lagu sifeeyay 1600°C muddo 4 saacadood ah, waxaa la gaaray beddel dhammaystiran oo ku dhow SiC, iyadoo heerka oksijiinta ugu dambeeya uu yahay 0.12% oo keliya, taasoo suurtogalinaysa sameynta hal tallaabo oo ah dhoobo SiC ah oo saafi ah oo isku dhafan oo aan lahayn oksaydh hore ama tallaabooyin horudhac ah oo gudaha ah.
Sawirka qaab-dhismeedka daabacaadda iyo habka sintering-ka. Muuqaalka muunadda ka dib marka la qalajiyo heerkul ah (A) 25°C, pyrolysis heerkul ah (B) 1000°C, iyo sintering heerkul ah (C) 1600°C.
Iyadoo la naqshadeynayo walxaha dhoobada ah ee Si₃N₄ ee sawir-qaadista loogu talagalay daabacaadda 3D ee stereolithography iyo adeegsiga hababka gabowga ee debinding-presintering iyo heerkulka sare, dhoobada Si₃N₄ oo leh cufnaanta aragtiyeed ee 93.3%, xoogga jiidista ee 279.8 MPa, iyo xoogga laalaabka ee 308.5–333.2 MPa ayaa la diyaariyey. Daraasado ayaa lagu ogaaday in xaaladaha 45 vol.% ee maaddada adag iyo waqtiga soo-gaadhista 10 ilbiriqsi, jidhka cagaaran ee hal lakabka ah oo leh saxnaanta bogsashada heerka IT77 la heli karo. Habka furfurista heerkulka hooseeya oo leh heer kuleyl ah oo ah 0.1 °C/daqiiqo ayaa gacan ka geystay soo saarista jirka cagaaran ee aan dillaacin.
Sintering waa tallaabo muhiim ah oo saameynaysa waxqabadka kama dambaysta ah ee stereolithography. Cilmi-baaristu waxay muujinaysaa in ku darista qalabka sintering ay si wax ku ool ah u horumarin karto cufnaanta dhoobada iyo sifooyinka farsamada. Iyada oo la adeegsanayo CeO₂ oo ah gargaar sintering iyo tignoolajiyada sintering-ka ee korontada ku shaqeeya si loo diyaariyo dhoobada Si₃N₄ ee cufnaanta sare leh, CeO₂ waxaa la ogaaday inay kala soocdo xuduudaha hadhuudhka, taasoo kor u qaadaysa simbiriirixanta xadka hadhuudhka iyo cufnaanta. Dhoobada ka dhalatay waxay muujiyeen adkaanta Vickers ee HV10/10 (1347.9 ± 2.4) iyo adkaanta jabka ee (6.57 ± 0.07) MPa·m¹/². Iyada oo MgO–Y₂O₃ ay yihiin kuwo lagu daro, isku-dhafka qaab-dhismeedka dhoobada ayaa la hagaajiyay, taasoo si weyn u wanaajisay waxqabadka. Heerka daawada guud ee 8 wt.%, xoogga dabacsanaanta iyo hufnaanta kulaylka ayaa gaaray 915.54 MPa iyo 59.58 W·m⁻¹·K⁻¹, siday u kala horreeyaan.
VI. Gunaanad
Marka la soo koobo, dhoobada silicon carbide (SiC) ee saafiga ah, oo ah walxo dhoobo injineernimo oo heer sare ah, ayaa muujisay rajo ballaaran oo ku saabsan codsiyada semiconductors, hawada sare, iyo qalabka xaaladda aadka u daran. Warqaddani si nidaamsan ayay u falanqaysay shan waddo oo diyaar garow caadi ah oo loogu talagalay dhoobada SiC ee saafiga ah - dib-u-kicinta sintering, sintering aan cadaadis lahayn, cadaadis kulul, sintering plasma spark, iyo wax soo saarka lagu daray - iyadoo la falanqeynayo farsamooyinka cufnaanta, hagaajinta halbeegga muhiimka ah, waxqabadka agabka, iyo faa'iidooyinka iyo xaddidaadaha u dhexeeya.
Waa iska cad in hababka kala duwan mid walba uu leeyahay astaamo gaar ah marka la eego gaaritaanka daahirnimo sare, cufnaan sare, qaab-dhismeedyo adag, iyo suurtogalnimada warshadaha. Tiknoolajiyada wax soo saarka ee dheeraadka ah, gaar ahaan, waxay muujisay awood xooggan oo ku saabsan sameynta qaybo qaabaysan oo isku dhafan oo la habeeyey, iyadoo horumar laga sameeyay meelaha hoose sida stereolithography iyo binder jetting, taasoo ka dhigaysa jihada horumarinta muhiimka ah ee diyaarinta dhoobada SiC ee saafiga sare leh.
Cilmi-baarista mustaqbalka ee ku saabsan diyaarinta dhoobada SiC ee saafiga ah waxay u baahan tahay inay si qoto dheer u qoto dheeraato, iyadoo kor u qaadaysa kala-guurka laga bilaabo shaybaarka ilaa codsiyada injineernimada ee baaxadda weyn, oo aad loogu kalsoonaan karo, taasoo siinaysa taageero agab oo muhiim u ah wax-soo-saarka qalabka ee heerka sare ah iyo teknoolojiyada macluumaadka ee jiilka soo socda.
XKH waa shirkad tiknoolajiyad sare leh oo ku takhasustay cilmi-baarista iyo soo saarista agabka dhoobada ee waxqabadka sare leh. Waxay u heellan tahay inay macaamiisha siiso xalal gaar ah oo qaab ah dhoobada silicon carbide (SiC) oo saafi ah. Shirkaddu waxay leedahay teknoolojiyada diyaarinta agabka ee horumarsan iyo awoodaha habaynta saxda ah. Ganacsigeedu wuxuu ka kooban yahay cilmi-baarista, wax soo saarka, habaynta saxda ah, iyo daaweynta dusha sare ee dhoobada SiC ee saafiga sare leh, iyadoo la buuxinayo shuruudaha adag ee semiconductor-ka, tamarta cusub, hawada sare iyo meelaha kale ee qaybaha dhoobada ee waxqabadka sare leh. Iyada oo la adeegsanayo hababka sintering-ka ee bislaaday iyo teknoolojiyada wax soo saarka ee lagu daro, waxaan macaamiisha siin karnaa adeeg hal-joojin ah laga bilaabo hagaajinta qaacidada agabka, sameynta qaab-dhismeedka adag ilaa habaynta saxda ah, hubinta in alaabtu ay leeyihiin sifooyin farsamo oo heer sare ah, xasilloonida kulaylka iyo iska caabbinta daxalka.
Waqtiga boostada: Luulyo-30-2025