Kremniý karbidi (SiC) keramikasy ýokary gatylygy, ýokary berkligi, kiçi termal giňelme koeffisiýenti, ýokary termal geçirijiligi, gowy himiki durnuklylygy, ajaýyp termal şok garşylygy we oksidlenme garşylygy sebäpli dürli ösen önümçilik pudaklarynda giňden ulanylýar. Kremniý karbidi keramikasynyň ýokarda agzalan aýratynlyklaryndan başga-da, özboluşly mikroskopiki gözenekli gurluşy bilen gözenekli kremniý karbidi keramikasy metallurgiýa, himiýa inženerçiligi, daşky gurşawy goramak we energiýa ýaly ugurlarda giň ulanylyş mümkinçiliklerine eýedir we kremniý karbidi keramikasynyň ulanylyş çägini ep-esli giňeldýär.
Aýratyn häsiýetlerigözenekli kremniý karbidi keramikasyesasan, olaryň özboluşly gözenekli gurluşyndan, şol sanda gözenekliliginden, gözenek ölçeginden we paýlanyşyndan, gözenek görnüşinden we ş.m. peýdalanýarlar. Şonuň üçin, islenýän gözenekli gurluşy almak üçin taýýarlamak usuly arkaly onuň gözenekliligini, gözenek ölçegini we paýlanyşyny, şeýle hem gözenekleriň görnüşini düzgünleşdirmek zerurdyr. Şonuň üçin ony taýýarlamak usuly hemişe adamlaryň ylmy-barlag işleriniň merkezinde bolupdyr. Bu makalada, esasan, soňky ýyllarda ýurt içinde we daşary ýurtlarda gözenekli kremniý karbidi keramikasyny taýýarlamak usullarynda gazanylan ylmy-barlag işleriniň ösüşi gözden geçirilýär.
1. Fiziki usul
Fiziki usul gözenekli kremniý karbid keramikasyndaky boşluklaryň himiki reaksiýalaryň ýüze çykmazyndan ýa-da täze maddalaryň döremezliginden, taýýarlamak prosesinde birnäçe fiziki hadysalar sebäpli döreýändigini aňladýar. Esasy mehanizm gaty maddalaryň termiki gysylmagy, suwuk fazanyň bugarmagy we gaty fazanyň gönüden-göni sublimasiýa edilmegi netijesinde galan boşluklara daýanyp, gözenekli gurluş döretmekdir. Umumy usullara bölejikleri birleşdirmek usuly, doňduryp guratmak usuly, sol-gel usuly we ş.m. girýär. Soňky ýyllarda peýda bolan 3D çap etmek tehnologiýasy gözenekli gurluşlary gönüden-göni çap etmek we taýýarlamak üçin hem ulanylyp bilner.
1.1 Bölejikleri üst-üste goýmak usuly
Bölejikleri gaplamak arkaly sinterlemek usuly gözenekli kremniý karbidi keramikasyny taýýarlamagyň iň ýönekeý usulydyr. Bu usulyň prinsipi keramiki bölejikleriň özleriniň sinterlemek ukybyny ulanyp, dürli SiC bölejikleriniň arasynda sinterleme boýunlaryny emele getirmekden ybaratdyr, şonuň üçin bölejikleriň toplanmagynyň gözenekli keramika emele getirmegine mümkinçilik döredýär. Sinterleme temperaturasyny peseltmek üçin, adatça, dürli SiC bölejikleriniň arasynda baglanyşyk döretmek üçin pes ereme nokady bolan belli bir mukdarda baglaýjy goşulýar. Bölejikleri gaplamak arkaly sinterlemek usulyndaky ähli gözenekler SiC bölejikleriniň arasyndaky gaplama boşluklaryndan üýtgedilýändigi üçin, taýýar gözenekli keramikalaryň gözenekliligi we gözenek ölçegleri poroşok ölçegini, baglaýjynyň görnüşini we goşulma mukdaryny, şeýle hem sinterleme parametrlerini üýtgetmek arkaly dolandyrylyp bilner.
Gözenekli kremniý karbid keramikasyny bölejikleri üst-üste goýmak usuly bilen taýýarlamak üçin goşmaça gözenek dörediji serişdeleriň goşulmagy talap edilmeýär. Bu proses ýönekeý we gözegçilik etmek üçin deňeşdirme aňsat. Şeýle-de bolsa, bu usul bilen taýýarlanan gözenekli keramikalaryň gözenekliligi, adatça, pes bolýar. Gözenekleriň görnüşi, gözenek ölçegi we gözenekliligi, esasan, çig mal bölejikleriniň görnüşi, bölejik ölçegi we paýlanyşy, şeýle hem bişiriliş derejesi bilen kesgitlenýär.
1.2 Doňduryp guratmak usuly
Doňduryp guratmak, keramiki agregatlary suw ýa-da organiki erginler bilen degişli mukdarda dispersantlaryň ýa-da baglaýjylaryň gatnaşmagynda deň derejede garyşdyryp, şlam emele getirmegi öz içine alýan usuldyr. Soňra gowy garylan şlam galyba guýulýar we pes temperaturada çalt doňdurylýar, bu bolsa suwuk faza matrisasynyň çalt gaty jisim bolmagyna mümkinçilik berýär. Soňra gatylaşan gaty faza sublimasiýa edilýär we basyşy peseltmek ýa-da wakuum guradyş usuly bilen aýrylýar. Şlamyň içinde galdyrylan ugur boýunça ýerleşdirilen gözenek gurluşlary bolan ýaşyl jisim almak we ahyrsoňy gözenekli kremniý karbidi keramikasyny öndürmek üçin ony sinterlemek usulydyr.
1.3 3D çap etmek usuly
Gözenekli kremniý karbid keramikasyny taýýarlamak üçin 3D çap etmek usuly soňky ýyllarda ösen täze bir taýýarlamak prosesidir. Bu proses kompýuter kömegi bilen döredilen üç ölçegli maglumat modeline daýanýar. Çap ediji kelle arkaly çig mal poroşogyny gatlak-gatlak üç ölçegli tor gurluşyna goşmak üçin baglaýjy püskürdilýär. 3D çap etmek we reaksiýa sinterlemek prosesleriniň utgaşmasy çylşyrymly görnüşli keramikalary galypsyz öndürmäge we tor ölçegine golaý emele getirmäge mümkinçilik berýär.
Gözenekli kremniý karbid keramikasyny taýýarlamak üçin 3D çap etmek usuly ýönekeý şekillendirme prosesine, ýokary taýýarlamak we gaýtadan işlemek netijeliligine we galyplara zerurlygyň ýokdugyna eýedir. Ol diňe bir çylşyrymly görnüşler, birmeňzeş mikrostrukturalar we gowy gözenekli baglanyşygy bolan gözenekli kremniý karbid keramikasyny taýýarlamak üçin ulanylyp bilinmeýär, eýsem gözenekli keramikalaryň gözenekliligi we gözenek ölçegleri hem gözegçilikde we sazlanyp bilner. Şeýle-de bolsa, bu usul häzirki wagtda gözleg tapgyrynda we proses parametrlerini has-da optimizirlemek zerurdyr. Mundan başga-da, bu usul ýokary berklikli gözenekli kremniý karbid keramikasyny bir ädimde taýýarlamak kyn. Islenýän önümleri öndürmek üçin beýleki prosesleriň kömegini talap edýär, bu bolsa deňeşdirme boýunça ýokary çykdajylara getirýär.
1.4 Köpüklenme
Köpüklendirmek arkaly galyplamak usuly, soňraky gaýtadan işlemek arkaly gaz ýa-da gaz döredip bilýän maddalary keramiki ýaşyl göwre ýa-da prekursora goşmagy we soňra gözenekli kremniý karbid keramikasyny almak üçin ony bişirmegi öz içine alýar. Beýleki taýýarlamak usullaryndan tapawutlylykda, köpüklendirmek usuly ýapyk öýjükli keramika taýýarlamak üçin netijeli prosesdir.
2. Himiki usul
Himiki usul gözenekli kremniý karbid keramikasyndaky gözenekli gurluşyň organiki däl duzlaryň ýa-da goşulan organiki maddalaryň parçalanmagy ýa-da reaksiýasy arkaly emele gelýändigini we boşluklaryň başlangyç ýerlerinde galýandygyny aňladýar. Gözenekli kremniý karbid keramikasyny taýýarlamak üçin umumy himiki usullar gözenek emele getiriji maddalary goşmak usulyny, organiki köpük siňdirmek usulyny we biologik şablon usulyny we ş.m. öz içine alýar.
2.1 Organiki köpük impregnasiýasy
Organiki köpük siňdirmek usuly organiki köpügi şablon hökmünde ulanmagy, taýýarlanan keramiki şlamy şablona deň derejede örtmegi ýa-da şablony şlamyň içine batyryp howany çykarmagy öz içine alýar, şlamyň organiki köpük şablonyna deň derejede ýapyşmagyny üpjün edýär. Soňra guradyş we ýokary temperaturada bişirmek arkaly organiki şablon aýrylýar we şeýlelik bilen gözenekli keramika alynýar.
Bu usulyň iň uly kemçiligi, kiçi gözenekli ýapyk gözenekli önümleri öndürip bilmeýändigidir. Formanyň çäkliligi we öňünden taýýarlanan önümiň işine çig mal uly täsir edýär. Taýýarlanan gözenekli keramiki materiallaryň dykyzlygyny we berkligini gözegçilikde saklamak hem kyn.
2.2 Gözenek dörediji serişdeleri goşmagyň usuly
Gözenekli kremniý karbid keramikasyny gözenek dörediji agentleri goşmak arkaly taýýarlamak, gözenek dörediji agentleri kremniý karbid poroşogyna ýa-da öňbaşçylara goşmagy we soňra gözenek dörediji agentleri soňky prosesler arkaly aýyrmagy öz içine alýar. Netijede, gözenek dörediji agentleriň ilki eýeleýän orunlary gözenekleri emele getirýär, soňra gözenekli keramika emele getirmek üçin gyzdyrmak we bişirmek işleri geçirilýär. Şonuň üçin gözenek dörediji agentleriň görnüşini we dozasyny üýtgetmek, taýýar gözenekli keramikanyň gözenekliligini, gözenek morfologiýasyny, gözenek ölçeglerini we paýlanyşyny amatly dolandyryp biler. Gözenek dörediji agentleriň görnüşleri örän giň, şol sanda tebigy ýa-da sintetiki organiki polimerler, suwuklyklar, duzlar, keramika ýa-da beýleki poroşoklar we ş.m. Dürli gözenek dörediji agentleriň aýrylma prosesleri dürli-dürli. Organiki polimer gözenek dörediji agentler adatça gyzdyrmak we parçalamak arkaly aýrylýar, suwuk gözenek dörediji agentler kristallaşma we sublimasiýa arkaly aýrylyp bilner, duzlar suw süzgüç arkaly aýrylyp bilner we keramiki poroşoklar degişli ergin süzgüç arkaly aýrylyp bilner.
2.3 Biologik şablon usuly
Biomateriallardaky mikroskopiki gözenek gurluşy sintetiki materiallardakydan düýpli tapawutlanýar. Özboluşly gurluşy sebäpli, organizmleri şablon hökmünde ulanyp, meňzeş gurluşly gözenekli keramiki materiallary taýýarlamak giňden üns çekdi [10]. Biologiki şablon usuly we organiki köpük siňdirmek usuly meňzeşlikleri paýlaşýar. Organiki köpük siňdirmek usuly şablon hökmünde emeli gubkany ulanýar, biologiki şablon usuly bolsa şablon hökmünde tebigy organizmleri ulanýar.
Gözenekli kremniý karbid keramikasyny taýýarlamak üçin biologik şablon usuly ýönekeý proses we arzan baha ýaly artykmaçlyklara eýedir. Ol çylşyrymly görnüşdäki keramika öndürip bilýär we tebigy biologik materiallaryň gurluşyny iň ýokary derejede gaýtalap bilýär. Şeýle-de bolsa, biologik şablon ýokary temperatura kömürleşdirme prosesinde ýarylmaga meýilli bolup, bu bolsa gözenekli kremniý karbid keramikasynyň mehaniki häsiýetlerine uly täsir edýär. Mundan başga-da, taýýarlanan gözenekli kremniý karbid keramikasynyň gözenek gurluşy esasan biologik şablonyň öz mikrostrukturyna baglydyr we onuň dizaýn mümkinçiligi pesdir. Mundan başga-da, bu usulyň käbir kemçilikleri hem bar, mysal üçin, SiC-niň konwersiýa netijeliliginiň deňeşdirme boýunça pes bolmagy, SiC reaksiýa gatlagynyň aňsat dökülmegi we uzak taýýarlyk sikli.
Ýerleşdirilen wagty: 2025-nji ýylyň 22-nji iýuly