Mae cerameg silicon carbid (SiC) wedi cael ei defnyddio'n helaeth ers amser maith mewn amrywiol feysydd gweithgynhyrchu uwch oherwydd eu caledwch uchel, eu cryfder uchel, eu cyfernod ehangu thermol bach, eu dargludedd thermol uchel, eu sefydlogrwydd cemegol da, eu gwrthiant sioc thermol rhagorol a'u gwrthiant ocsideiddio. Yn ogystal â'r nodweddion uchod o serameg silicon carbid, mae gan serameg silicon carbid mandyllog, gyda'u strwythur mandyllog microsgopig unigryw, ragolygon cymhwysiad eang mewn meysydd fel meteleg, peirianneg gemegol, diogelu'r amgylchedd ac ynni, gan ehangu cwmpas cymhwysiad serameg silicon carbid yn fawr.
Priodweddau arbennigcerameg silicon carbid mandyllogyn elwa'n bennaf o'u strwythur mandyllog unigryw, sy'n cynnwys mandylledd, maint a dosbarthiad mandyllau, a siâp mandyllau, ac ati. Felly, mae angen rheoleiddio ei mandylledd, maint a dosbarthiad mandyllau, yn ogystal â siâp y mandyllau trwy'r dull paratoi i gael y strwythur mandyllog a ddymunir. Felly, mae ei ddull paratoi wedi bod yn ffocws ymchwil pobl erioed. Mae'r erthygl hon yn adolygu'n bennaf y cynnydd ymchwil mewn dulliau paratoi cerameg silicon carbid mandyllog gartref a thramor yn ystod y blynyddoedd diwethaf.
1. Dull Corfforol
Mae'r dull ffisegol yn cyfeirio at y ffaith bod y bylchau mewn cerameg silicon carbid mandyllog yn cael eu hachosi gan gyfres o ffenomenau ffisegol yn ystod y broses baratoi, heb i adweithiau cemegol ddigwydd na chynhyrchu sylweddau newydd. Y prif fecanwaith yw ffurfio strwythur mandyllog trwy ddibynnu ar y bylchau a adawyd ar ôl gan grebachiad thermol sylweddau solet, anweddiad y cyfnod hylif, a dyrchafu uniongyrchol y cyfnod solet. Mae dulliau cyffredin yn cynnwys y dull pentyrru gronynnau, y dull rhewi-sychu, y dull sol-gel, ac ati. Gellir defnyddio'r dechnoleg argraffu 3D sydd wedi dod i'r amlwg yn ystod y blynyddoedd diwethaf hefyd i argraffu a pharatoi strwythurau mandyllog yn uniongyrchol.
1.1 Dull pentyrru gronynnau
Y dull sinteru pacio gronynnau yw'r ffordd symlaf o baratoi cerameg silicon carbid mandyllog. Egwyddor y dull hwn yw defnyddio perfformiad sinteru gronynnau cerameg eu hunain i ffurfio gyddfau sinteru rhwng gwahanol ronynnau SiC, a thrwy hynny alluogi croniad y gronynnau i ffurfio cerameg mandyllog. I ostwng y tymheredd sinteru, ychwanegir swm penodol o rwymwr gyda phwynt toddi is fel arfer i ffurfio cysylltiad rhwng gwahanol ronynnau SiC. Gan fod yr holl fandyllau yn y dull sinteru pacio gronynnau yn cael eu trawsnewid o'r bylchau pacio rhwng gronynnau SiC, gellir rheoli mandylledd a maint mandyllau'r cerameg mandyllog gorffenedig trwy newid maint y powdr, math a swm ychwanegol y rhwymwr, a'r paramedrau sinteru.
Nid oes angen ychwanegu asiantau sy'n ffurfio mandyllau ychwanegol i baratoi cerameg silicon carbid mandyllog gan ddefnyddio'r dull pentyrru gronynnau. Mae'r broses yn syml ac yn gymharol hawdd i'w rheoli. Fodd bynnag, mae mandylledd cerameg mandyllog a baratoir gan y dull hwn yn gyffredinol yn isel. Mae siâp, maint y mandyllau a mandylledd y mandyllau yn cael eu pennu'n bennaf gan siâp, maint y gronynnau a dosbarthiad gronynnau'r deunydd crai, yn ogystal â graddfa'r sinteru.
1.2 Dull Rhewi-Sychu
Mae sychu-rewi yn ddull sy'n cynnwys cymysgu agregau ceramig yn unffurf â dŵr neu doddyddion organig ym mhresenoldeb swm priodol o wasgaryddion neu rwymwyr i ffurfio slyri. Yna, caiff y slyri wedi'i gymysgu'n dda ei dywallt i fowld a'i rewi'n gyflym ar dymheredd isel, gan ganiatáu i'r matrics cyfnod hylifol solidoli'n gyflym yn solid. Wedi hynny, caiff y cyfnod solet solidedig ei dyrchafu a'i dynnu trwy leihau pwysau neu driniaeth sychu gwactod. Y dull o gael corff gwyrdd gyda strwythurau mandwll wedi'u trefnu'n gyfeiriadol ar ôl y tu mewn i'r slyri ac yn olaf ei sintro i gynhyrchu cerameg silicon carbid mandyllog.
1.3 Dull Argraffu 3D
Mae'r dull argraffu 3D ar gyfer paratoi cerameg silicon carbid mandyllog yn fath newydd o broses baratoi sydd wedi datblygu yn ystod y blynyddoedd diwethaf. Mae'r broses hon yn dibynnu ar fodel data tri dimensiwn a ddyluniwyd gyda chymorth cyfrifiadur. Trwy'r pen argraffu, caiff y rhwymwr ei chwistrellu i bentyrru'r powdr deunydd crai haen wrth haen i mewn i strwythur rhwydwaith tri dimensiwn. Gall y cyfuniad o brosesau argraffu 3D a sinteru adwaith gyflawni gweithgynhyrchu di-fowld a ffurfio bron yn maint net cerameg cymhleth.
Mae'r dull argraffu 3D ar gyfer paratoi cerameg silicon carbid mandyllog yn cynnwys proses ffurfio syml, effeithlonrwydd paratoi a phrosesu uchel, a dim angen mowldiau. Ni ellir ei ddefnyddio yn unig i baratoi cerameg silicon carbid mandyllog gyda siapiau cymhleth, microstrwythurau unffurf a chysylltedd mandyllau da, ond hefyd mae mandylledd a maint mandyllau'r cerameg mandyllog yn rheoladwy ac yn addasadwy. Fodd bynnag, mae'r dull hwn yn dal i fod yn y cyfnod ymchwil archwiliadol ar hyn o bryd, ac mae angen optimeiddio paramedrau'r broses ymhellach o hyd. Yn ogystal, mae'r dull hwn yn anodd paratoi cerameg silicon carbid mandyllog cryfder uchel mewn un cam. Mae angen cymorth prosesau eraill i gynhyrchu'r cynhyrchion a ddymunir, sy'n arwain at gostau cymharol uchel.
1.4 Ewynnu
Mae'r dull mowldio ewynnog yn cynnwys ychwanegu nwy neu sylweddau a all gynhyrchu nwy trwy brosesu dilynol i'r corff gwyrdd ceramig neu'r rhagflaenydd, ac yna ei sintro i gael cerameg silicon carbid mandyllog. Yn wahanol i ddulliau paratoi eraill, mae'r dull ewynnog yn broses effeithiol ar gyfer paratoi cerameg celloedd caeedig.
2. Dull Cemegol
Mae'r dull cemegol yn cyfeirio at y ffaith bod y strwythur mandyllog mewn cerameg silicon carbid mandyllog yn cael ei ffurfio trwy ddadelfennu neu adwaith halwynau anorganig neu sylweddau organig ychwanegol, gan adael bylchau yn eu safleoedd gwreiddiol. Mae dulliau cemegol cyffredin ar gyfer paratoi cerameg silicon carbid mandyllog yn cynnwys y dull ychwanegu asiant ffurfio mandyllau, y dull trwytho ewyn organig, a'r dull templed biolegol, ac ati.
2.1 Trwytho Ewyn Organig
Mae'r dull trwytho ewyn organig yn cynnwys defnyddio ewyn organig fel templed, gorchuddio'r slyri ceramig parod yn gyfartal ar y templed neu drochi'r templed yn y slyri i allyrru aer, gan sicrhau bod y slyri yn glynu'n gyfartal at y templed ewyn organig. Yna, trwy sychu a sinteru tymheredd uchel, caiff y templed organig ei dynnu, gan gael cerameg mandyllog.
Yr anfantais fwyaf arwyddocaol o'r dull hwn yw nad yw'n gallu cynhyrchu cynhyrchion mandylledd caeedig â mandyllau bach. Mae'r siâp yn gyfyngedig ac mae perfformiad y rhagffurf yn cael ei effeithio'n fawr gan y deunyddiau crai. Mae dwysedd a chryfder y deunyddiau ceramig mandyllog a baratowyd hefyd yn anodd eu rheoli.
2.2 Y Dull o Ychwanegu Asiantau sy'n Ffurfio Mandyllau
Mae paratoi cerameg silicon carbid mandyllog trwy ychwanegu asiantau sy'n ffurfio mandyllau yn cynnwys ychwanegu asiantau sy'n ffurfio mandyllau at bowdr neu ragflaenwyr silicon carbid, ac yna tynnu'r asiantau sy'n ffurfio mandyllau trwy brosesau dilynol. O ganlyniad, mae'r safleoedd a feddiannwyd yn wreiddiol gan yr asiantau sy'n ffurfio mandyllau yn ffurfio mandyllau, ac yna cynhelir gwresogi a sinteru i ffurfio cerameg mandyllog. Felly, gall newid math a dos asiantau sy'n ffurfio mandyllau reoli mandylledd, morffoleg mandyllau, maint mandyllau a dosbarthiad y cerameg mandyllog gorffenedig yn gyfleus. Mae'r mathau o asiantau sy'n ffurfio mandyllau yn helaeth iawn, gan gynnwys polymerau organig naturiol neu synthetig, hylifau, halwynau, cerameg neu bowdrau eraill, ac ati. Mae prosesau tynnu gwahanol asiantau sy'n ffurfio mandyllau yn amrywio. Fel arfer, caiff asiantau sy'n ffurfio mandyllau polymer organig eu tynnu trwy wresogi a dadelfennu, gellir tynnu asiantau sy'n ffurfio mandyllau hylif trwy grisialu a dyrnu, gellir tynnu halwynau trwy hidlo dŵr, a gellir tynnu powdrau cerameg trwy hidlo toddiant priodol.
2.3 Dull Templed Biolegol
Mae strwythur mandwll microsgopig mewn bioddeunyddiau yn sylweddol wahanol i'r hyn sydd mewn deunyddiau synthetig. Oherwydd ei strwythur unigryw, mae paratoi deunyddiau ceramig mandwllog gyda strwythurau tebyg gan ddefnyddio organebau fel templedi wedi derbyn sylw eang [10]. Mae'r dull templed biolegol a'r dull trwytho ewyn organig yn rhannu tebygrwyddau. Mae'r dull trwytho ewyn organig yn defnyddio sbwng artiffisial fel y templed, tra bod y dull templed biolegol yn defnyddio organebau naturiol fel y templed.
Mae gan y dull templed biolegol ar gyfer paratoi cerameg silicon carbid mandyllog fanteision proses syml a chost isel. Gall gynhyrchu cerameg â siapiau cymhleth a gall efelychu strwythur deunyddiau biolegol naturiol i'r graddau mwyaf. Fodd bynnag, mae'r templed biolegol yn dueddol o gracio yn ystod y broses garboneiddio tymheredd uchel, sydd â dylanwad sylweddol ar briodweddau mecanyddol cerameg silicon carbid mandyllog. Ar ben hynny, mae strwythur mandyllog y cerameg silicon carbid mandyllog a baratowyd yn dibynnu'n bennaf ar ficrostrwythur y templed biolegol ei hun, ac mae ei ddyluniad yn wael. Yn ogystal, mae gan y dull hwn rai anfanteision hefyd, megis effeithlonrwydd trosi cymharol isel SiC, colli haen adwaith SiC yn hawdd, a chylch paratoi hir.
Amser postio: Gorff-22-2025