ප්‍රතික්‍රියා සින්ටර් කිරීම සහ පීඩන රහිත සින්ටර් කිරීම සිලිකන් කාබයිඩ් සෙරමික් සකස් කිරීමේ ක්‍රියාවලිය

ප්‍රතික්‍රියා සින්ටර් කිරීම

ප්‍රතික්‍රියාව සින්ටර් කිරීමසිලිකන් කාබයිඩ් සෙරමික්නිෂ්පාදන ක්‍රියාවලියට සෙරමික් සංයුක්ත කිරීම, සින්ටර් කිරීමේ ප්‍රවාහ ආක්‍රමණ කාරක සංයුක්ත කිරීම, ප්‍රතික්‍රියා සින්ටර් කිරීමේ සෙරමික් නිෂ්පාදන සකස් කිරීම, සිලිකන් කාබයිඩ් දැව සෙරමික් සකස් කිරීම සහ අනෙකුත් පියවර ඇතුළත් වේ.

ප්‍රතික්‍රියා සින්ටර් කිරීමේ සිලිකන් කාබයිඩ් තුණ්ඩය

පළමුව, සෙරමික් කුඩු වලින් 80-90% (කුඩු එකක් හෝ දෙකකින් සමන්විත වේසිලිකන් කාබයිඩ් කුඩුසහ බෝරෝන් කාබයිඩ් කුඩු), කාබන් ප්‍රභව කුඩු වලින් 3-15% (කාබන් කළු සහ ෆීනෝලික් දුම්මල එකක් හෝ දෙකකින් සමන්විත) සහ අච්චු කාරකයෙන් 5-15% (ෆීනෝලික් දුම්මල, පොලිඑතිලීන් ග්ලයිකෝල්, හයිඩ්‍රොක්සිමීතයිල් සෙලියුලෝස් හෝ පැරෆින්) මිශ්‍ර කුඩු ලබා ගැනීම සඳහා බෝල මෝලක් භාවිතයෙන් ඒකාකාරව මිශ්‍ර කරනු ලැබේ, එය ඉසින වියළා කැටි කර, පසුව විවිධ නිශ්චිත හැඩයන් සහිත සෙරමික් සංයුක්තයක් ලබා ගැනීම සඳහා අච්චුවක තද කරනු ලැබේ.
දෙවනුව, 60-80% සිලිකන් කුඩු, 3-10% සිලිකන් කාබයිඩ් කුඩු සහ 37-10% බෝරෝන් නයිට්‍රයිඩ් කුඩු ඒකාකාරව මිශ්‍ර කර, සින්ටර් ප්‍රවාහ ආක්‍රමණ කාරක සංයුක්තයක් ලබා ගැනීම සඳහා අච්චුවක තද කරනු ලැබේ.
ඉන්පසු සෙරමික් සංයුක්තය සහ සින්ටර් කරන ලද ඉන්ෆිල්ට්‍රන්ට් සංයුක්තය එකට ගොඩගසා, ප්‍රතික්‍රියා සින්ටර් කරන ලද සෙරමික් නිෂ්පාදනයක් ලබා ගැනීම සඳහා පැය 1-3 ක් සඳහා සින්ටර් කිරීම සහ තාප සංරක්ෂණය සඳහා 5×10-1 Pa ට නොඅඩු රික්තක උපාධියක් සහිත රික්ත උදුනක උෂ්ණත්වය 1450-1750℃ දක්වා ඉහළ නංවනු ලැබේ. සින්ටර් කරන ලද සෙරමික් මතුපිට ඇති ඉන්ෆිල්ට්‍රන්ට් අපද්‍රව්‍ය ඝන සෙරමික් තහඩුවක් ලබා ගැනීම සඳහා තට්ටු කිරීමෙන් ඉවත් කරනු ලබන අතර, සංයුක්තයේ මුල් හැඩය පවත්වා ගනී.
අවසාන වශයෙන්, ප්‍රතික්‍රියා සින්ටර් කිරීමේ ක්‍රියාවලිය අනුගමනය කරනු ලැබේ, එනම්, ඉහළ උෂ්ණත්වයකදී ප්‍රතික්‍රියා ක්‍රියාකාරකම් සහිත ද්‍රව සිලිකන් හෝ සිලිකන් මිශ්‍ර ලෝහයක් කේශනාලිකා බලයේ ක්‍රියාකාරිත්වය යටතේ කාබන් අඩංගු සිදුරු සහිත සෙරමික් හිස් තැනට රිංගා, එහි ඇති කාබන් සමඟ ප්‍රතික්‍රියා කර සිලිකන් කාබයිඩ් සාදයි, එය පරිමාවෙන් ප්‍රසාරණය වන අතර ඉතිරි සිදුරු මූලද්‍රව්‍ය සිලිකන් වලින් පුරවනු ලැබේ. සිදුරු සහිත සෙරමික් හිස් තැන පිරිසිදු කාබන් හෝ සිලිකන් කාබයිඩ්/කාබන් මත පදනම් වූ සංයුක්ත ද්‍රව්‍ය විය හැකිය. පළමුවැන්න කාබනික දුම්මලයක්, සිදුරු පෙර එකක් සහ ද්‍රාවකයක් උත්ප්‍රේරක ලෙස සුව කිරීම සහ පයිරොලයිස් කිරීම මගින් ලබා ගනී. දෙවැන්න සිලිකන් කාබයිඩ්/කාබන් මත පදනම් වූ සංයුක්ත ද්‍රව්‍ය ලබා ගැනීම සඳහා සිලිකන් කාබයිඩ් අංශු/දුම්මල මත පදනම් වූ සංයුක්ත ද්‍රව්‍ය පයිරොලයිස් කිරීමෙන් හෝ α-SiC සහ කාබන් කුඩු ආරම්භක ද්‍රව්‍ය ලෙස භාවිතා කිරීමෙන් සහ සංයුක්ත ද්‍රව්‍ය ලබා ගැනීම සඳහා සම්පීඩන හෝ එන්නත් අච්චු ක්‍රියාවලියක් භාවිතා කිරීමෙන් ලබා ගනී.

පීඩන රහිත සින්ටර් කිරීම

සිලිකන් කාබයිඩ් වල පීඩන රහිත සින්ටර් කිරීමේ ක්‍රියාවලිය ඝන-අදියර සින්ටර් කිරීම සහ ද්‍රව-අදියර සින්ටර් කිරීම ලෙස බෙදිය හැකිය. මෑත වසරවලදී, පර්යේෂණසිලිකන් කාබයිඩ් සෙරමික්දේශීය හා විදේශීය වශයෙන් ප්‍රධාන වශයෙන් ද්‍රව-අදියර සින්ටර් කිරීම කෙරෙහි අවධානය යොමු කර ඇත.සෙරමික් සකස් කිරීමේ ක්‍රියාවලිය වන්නේ: මිශ්‍ර ද්‍රව්‍ය බෝල ඇඹරීම–>ඉසින කැටිතිකරණය–>වියළි එබීම–>හරිත ශරීර ඝණීකරණය–>රික්ත සින්ටර් කිරීම.

පීඩන රහිත සින්ටර් කරන ලද සිලිකන් කාබයිඩ් නිෂ්පාදන

සිලිකන් කාබයිඩ් අල්ට්‍රාෆයින් කුඩු කොටස් 96-99ක් (50-500nm), බෝරෝන් කාබයිඩ් අල්ට්‍රාෆයින් කුඩු කොටස් 1-2ක් (50-500nm), නැනෝ-ටයිටේනියම් බෝරයිඩ් කොටස් 0.2-1ක් (30-80nm), ජලයේ ද්‍රාව්‍ය ෆීනෝලික් දුම්මල කොටස් 10-20ක් සහ ඉහළ කාර්යක්ෂමතාවයකින් යුත් විසරණ කොටස් 0.1-0.5ක් බෝල ඇඹරීම සහ පැය 24ක් මිශ්‍ර කිරීම සඳහා බෝල මෝලට එකතු කර, මිශ්‍ර පොහොර පැය 2ක් කලවම් කිරීම සඳහා මිශ්‍ර බැරලයකට දමන්න.
ඉහත මිශ්‍රණය කැටිති කුළුණට ඉසින අතර, හොඳ අංශු රූප විද්‍යාව, හොඳ ද්‍රවශීලතාවයක්, පටු අංශු ව්‍යාප්ති පරාසයක් සහ මධ්‍යස්ථ තෙතමනයක් සහිත කැටිති කුඩු, ඉසින පීඩනය, වායු ඇතුල්වීමේ උෂ්ණත්වය, වායු පිටවීමේ උෂ්ණත්වය සහ ඉසින පත්‍ර අංශු ප්‍රමාණය පාලනය කිරීමෙන් ලබා ගනී. කේන්ද්‍රාපසාරී සංඛ්‍යාත පරිවර්තනය 26-32, වායු ඇතුල්වීමේ උෂ්ණත්වය 250-280℃, වායු පිටවීමේ උෂ්ණත්වය 100-120℃, සහ පොහොර ආදාන පීඩනය 40-60 වේ.
ඉහත කැටිති කුඩු හරිත ශරීරයක් ලබා ගැනීම සඳහා එබීම සඳහා සිමෙන්ති කාබයිඩ් අච්චුවක තබා ඇත. පීඩන ක්‍රමය ද්විපාර්ශ්වික පීඩනය වන අතර යන්ත්‍ර මෙවලම් පීඩන ටොන් 150-200 කි.
තද කළ කොළ පැහැති දේහය වියළන උඳුනක තබා වියළීමට සහ සුව කිරීමට ඉඩ දෙනු ලබන අතර එමඟින් හොඳ කොළ පැහැති දේහ ශක්තියක් සහිත කොළ පැහැති දේහයක් ලබා ගනී.
ඉහත සුව කළ කොළ පැහැති දේහය තැන්පත් කර ඇත්තේමිනිරන් කබොලසහ සමීපව හා පිළිවෙලට සකස් කර, පසුව හරිත ශරීරය සහිත ග්‍රැෆයිට් කබොල වෙඩි තැබීම සඳහා ඉහළ උෂ්ණත්ව රික්ත සින්ටර් කිරීමේ උදුනක තබා ඇත. වෙඩි තැබීමේ උෂ්ණත්වය 2200-2250℃ වන අතර, පරිවාරක කාලය පැය 1-2 කි. අවසාන වශයෙන්, ඉහළ කාර්යසාධනයක් සහිත පීඩන රහිත සින්ටර් කරන ලද සිලිකන් කාබයිඩ් සෙරමික් ලබා ගනී.

ඝන-අදියර සින්ටර් කිරීම

සිලිකන් කාබයිඩ් වල පීඩන රහිත සින්ටර් කිරීමේ ක්‍රියාවලිය ඝන-අදියර සින්ටර් කිරීම සහ ද්‍රව-අදියර සින්ටර් කිරීම ලෙස බෙදිය හැකිය. ද්‍රව-අදියර සින්ටර් කිරීම සඳහා SiC සහ එහි සංයුක්ත ද්‍රව්‍ය ද්‍රව-අදියර සින්ටර් කිරීම ඉදිරිපත් කිරීමට සහ අඩු උෂ්ණත්වයකදී ඝනත්වය ලබා ගැනීමට Y2O3 ද්විමය සහ ත්‍රිත්ව ආකලන වැනි සින්ටර් කිරීමේ ආකලන එකතු කිරීම අවශ්‍ය වේ. ඝන-අදියර සින්ටර් කරන ලද සිලිකන් කාබයිඩ් පිඟන් මැටි සකස් කිරීමේ ක්‍රමයට අමුද්‍රව්‍ය මිශ්‍ර කිරීම, ඉසින කැටිතිකරණය, අච්චු කිරීම සහ රික්ත සින්ටර් කිරීම ඇතුළත් වේ. නිශ්චිත නිෂ්පාදන ක්‍රියාවලිය පහත පරිදි වේ:
සබ්මයික්‍රෝන α සිලිකන් කාබයිඩ් (200-500nm) 70-90%, බෝරෝන් කාබයිඩ් 0.1-5%, දුම්මල 4-20% සහ කාබනික බන්ධක 5-20% මිශ්‍රණයක තබා තෙත් මිශ්‍ර කිරීම සඳහා පිරිසිදු ජලය සමඟ එකතු කරනු ලැබේ. පැය 6-48 කට පසු, මිශ්‍ර පොහොර 60-120 දැල් පෙරනයක් හරහා ගමන් කරයි;
පෙරන ලද පොහොර, ඉසින කැටිති කුළුණක් හරහා කැටිති ආකාරයෙන් ඉසිනු ලැබේ. ඉසින කැටිති කුළුණේ ඇතුල්වීමේ උෂ්ණත්වය 180-260℃ වන අතර, පිටවන උෂ්ණත්වය 60-120℃ වේ; කැටිති ද්‍රව්‍යයේ තොග ඝනත්වය 0.85-0.92g/cm3 වේ, ද්‍රවශීලතාවය 8-11s/30g වේ; කැටිති ද්‍රව්‍යය පසුව භාවිතා කිරීම සඳහා 60-120 දැල් පෙරනයක් හරහා පෙරනු ලැබේ;
අපේක්ෂිත නිෂ්පාදන හැඩයට අනුව අච්චුවක් තෝරන්න, කැටි කළ ද්‍රව්‍ය අච්චු කුහරයට පටවා, හරිත ශරීරයක් ලබා ගැනීම සඳහා කාමර උෂ්ණත්ව සම්පීඩන අච්චුව 50-200MPa පීඩනයකින් සිදු කරන්න; නැතහොත් සම්පීඩන අච්චුවෙන් පසු හරිත ශරීරය සමස්ථානික පීඩන උපකරණයකට තබන්න, 200-300MPa පීඩනයකින් සමස්ථානික පීඩනය සිදු කරන්න, සහ ද්විතියික එබීමෙන් පසු හරිත ශරීරයක් ලබා ගන්න;
ඉහත පියවරයන්හිදී සකස් කරන ලද හරිත ශරීරය සින්ටර් කිරීම සඳහා රික්ත සින්ටර් කිරීමේ උදුනකට දමන්න, සුදුසුකම් ලත් එක නිමි සිලිකන් කාබයිඩ් වෙඩි නොවදින සෙරමික් වේ; ඉහත සින්ටර් කිරීමේ ක්‍රියාවලියේදී, පළමුව සින්ටර් කිරීමේ උදුන ඉවත් කරන්න, සහ රික්තක උපාධිය 3-5×10-2 Pa පසු වූ විට, නිෂ්ක්‍රීය වායුව සින්ටර් කිරීමේ උදුනට සාමාන්‍ය පීඩනයට යවා පසුව රත් කරනු ලැබේ. තාපන උෂ්ණත්වය සහ කාලය අතර සම්බන්ධතාවය: කාමර උෂ්ණත්වය 800℃ දක්වා, පැය 5-8 දක්වා, පැය 0.5-1 සඳහා තාප සංරක්ෂණය, 800℃ සිට 2000-2300℃ දක්වා, පැය 6-9 දක්වා, පැය 1 සිට 2 දක්වා තාප සංරක්ෂණය, පසුව උදුන සමඟ සිසිල් කර කාමර උෂ්ණත්වයට පහත හෙලනු ලැබේ.

සාමාන්‍ය පීඩනයේදී සින්ටර් කරන ලද සිලිකන් කාබයිඩ් වල ක්ෂුද්‍ර ව්‍යුහය සහ ධාන්‍ය මායිම

කෙටියෙන් කිවහොත්, උණුසුම් පීඩන සින්ටර් කිරීමේ ක්‍රියාවලිය මගින් නිපදවන ලද පිඟන් මැටි වඩා හොඳ කාර්ය සාධනයක් ඇත, නමුත් නිෂ්පාදන පිරිවැය ද බෙහෙවින් වැඩි වේ; පීඩන රහිත සින්ටර් කිරීම මගින් සකස් කරන ලද පිඟන් මැටිවලට ඉහළ අමුද්‍රව්‍ය අවශ්‍යතා, ඉහළ සින්ටර් කිරීමේ උෂ්ණත්වය, විශාල නිෂ්පාදන ප්‍රමාණයේ වෙනස්කම්, සංකීර්ණ ක්‍රියාවලිය සහ අඩු කාර්ය සාධනය ඇත; ප්‍රතික්‍රියා සින්ටර් කිරීමේ ක්‍රියාවලිය මගින් නිපදවන ලද පිඟන් මැටි නිෂ්පාදනවලට ඉහළ ඝනත්වයක්, හොඳ ප්‍රති-බැලිස්ටික් ක්‍රියාකාරිත්වයක් සහ සාපේක්ෂව අඩු සූදානම් කිරීමේ පිරිවැයක් ඇත. සිලිකන් කාබයිඩ් පිඟන් මැටිවල විවිධ සින්ටර් කිරීමේ සකස් කිරීමේ ක්‍රියාවලීන්ට තමන්ගේම වාසි සහ අවාසි ඇති අතර, යෙදුම් අවස්ථා ද වෙනස් වනු ඇත. නිෂ්පාදනයට අනුව නිවැරදි සකස් කිරීමේ ක්‍රමය තෝරා ගැනීම සහ අඩු පිරිවැය සහ ඉහළ කාර්ය සාධනය අතර සමතුලිතතාවයක් සොයා ගැනීම හොඳම ප්‍රතිපත්තියයි.