Кремний карбиды (SiC) керамикасы югары катылыгы, югары ныклыгы, кечкенә җылылык киңәю коэффициенты, югары җылылык үткәрүчәнлеге, яхшы химик тотрыклылыгы, искиткеч җылылык бәрелүләренә чыдамлыгы һәм оксидлашуга чыдамлыгы аркасында төрле алдынгы җитештерү өлкәләрендә күптәннән киң кулланыла. Кремний карбиды керамикасының югарыда телгә алынган үзенчәлекләреннән тыш, үзенчәлекле микроскопик күзәнәкле структурасы белән күзәнәкле кремний карбиды керамикасы металлургия, химик инженерия, әйләнә-тирә мохитне саклау һәм энергетика кебек өлкәләрдә киң куллану перспективаларына ия, бу кремний карбиды керамикасының куллану даирәсен шактый киңәйтә.
махсус үзенчәлекләрекүзәнәкле кремний карбиды керамикасынигездә, аларның уникаль күзәнәкле структурасыннан файда күрәләр, шул исәптән күзәнәклелек, күзәнәк зурлыгы һәм таралышы, күзәнәк формасы һ.б. Шуңа күрә, теләгән күзәнәкле структураны алу өчен, әзерләү ысулы аша аның күзәнәклелеген, күзәнәк зурлыгын һәм таралышын, шулай ук күзәнәкләр формасын көйләргә кирәк. Шуңа күрә, аны әзерләү ысулы һәрвакыт кешеләрнең тикшеренүләренең үзәгендә булды. Бу мәкаләдә, нигездә, соңгы елларда илдә һәм чит илләрдә күзәнәкле кремний карбиды керамикасын әзерләү ысулларындагы тикшеренүләр алгарышы карала.
1. Физик метод
Физик ысул дигән сүз, кремний карбиды керамикасындагы бушлыкларның әзерләү процессында берничә физик күренеш нәтиҗәсендә барлыкка килүен аңлата, химик реакцияләр булмыйча яки яңа матдәләр барлыкка килмичә. Төп механизм - каты матдәләрнең җылылык кысылуы, сыек фазаның парга әйләнүе һәм каты фазаның турыдан-туры сублимациясе нәтиҗәсендә калган бушлыкларга таянып, күзәнәкле структура формалаштыру. Гадәти ысулларга кисәкчәләрне өю ысулы, туңдырып киптерү ысулы, золь-гель ысулы һ.б. керә. Соңгы елларда барлыкка килгән 3D бастыру технологиясен шулай ук күзәнәкле структураларны турыдан-туры бастыру һәм әзерләү өчен дә кулланырга мөмкин.
1.1 Кисәкчәләрне өю ысулы
Кисәкчәләрне тутыру белән җисемләү ысулы - күзәнәкле кремний карбиды керамикасын әзерләүнең иң гади ысулы. Бу ысулның принцибы - төрле SiC кисәкчәләре арасында җисемләү муеннары формалаштыру өчен керамик кисәкчәләрнең үзләренең җисемләү сыйфатын куллану, шуның белән кисәкчәләр туплануының күзәнәкле керамика формалаштыруына мөмкинлек бирү. Җимләү температурасын киметү өчен, гадәттә, төрле SiC кисәкчәләре арасында тоташу булдыру өчен түбәнрәк эрү температурасы булган билгеле бер күләмдәге бәйләүче матдә өстәлә. Кисәкчәләрне тутыру белән җисемләү ысулындагы барлык мәсамәләрнең дә SiC кисәкчәләре арасындагы җисемләү араларыннан үзгәртелүе сәбәпле, әзер мәсамәле керамиканың мәсамәлелеген һәм мәсамә зурлыгын порошок зурлыгын, бәйләүче матдәнең төрен һәм өстәү күләмен, шулай ук җисемләү параметрларын үзгәртү юлы белән контрольдә тотарга мөмкин.
Күзәнәкле кремний карбиды керамикасын кисәкчәләрне өю ысулы белән әзерләү өстәмә күзәнәк формалаштыручы матдәләр өстәүне таләп итми. Процесс гади һәм контрольдә тоту чагыштырмача җиңел. Ләкин бу ысул белән әзерләнгән күзәнәкле керамиканың күзәнәклелеге, гадәттә, түбән. Күзәнәкләренең формасы, күзәнәк зурлыгы һәм күзәнәклелеге, нигездә, чимал кисәкчәләренең формасы, кисәкчә зурлыгы һәм таралышы, шулай ук җепселләү дәрәҗәсе белән билгеләнә.
1.2 Туңдырып киптерү ысулы
Туңдыру-киптерү - керамик агрегатларны су яки органик эреткечләр белән тигез итеп кушып, тиешле күләмдә диспергаторлар яки бәйләүче матдәләр булганда суспензия ясауны үз эченә алган ысул. Аннары яхшы кушылган суспензия формага салына һәм түбән температурада тиз туңдырыла, бу сыек фаза матрицасының тиз каты матдәгә әйләнүенә мөмкинлек бирә. Аннары катыланган каты фаза сублимацияләнә һәм басымны киметү яки вакуум киптерү аша чыгарыла. Суспензия эчендә калдырылган юнәлешле урнашкан мәсамә структуралары булган яшел җисем алу һәм ахыр чиктә аны мәсамәле кремний карбиды керамикасы алу өчен кисәргә юнәлтелгән ысул.
1.3 3D бастыру ысулы
Күзәнәкле кремний карбиды керамикасын әзерләү өчен 3D бастыру ысулы - соңгы елларда үсеш алган яңа төр әзерләү процессы. Бу процесс компьютер ярдәме белән эшләнгән өч үлчәмле мәгълүмат моделенә нигезләнә. Басма башы аша чимал порошогын катлам-катлам өч үлчәмле челтәр структурасына өю өчен бәйләүче матдә сиптерелә. 3D бастыру һәм реакция белән эшкәртү процессларын берләштереп, катлаулы формадагы керамиканы калыпсыз җитештерүгә һәм челтәр зурлыгына якын формага китерүгә ирешергә мөмкин.
Күзәнәкле кремний карбиды керамикасын әзерләү өчен 3D бастыру ысулы гади формалаштыру процессы, югары әзерләү һәм эшкәртү нәтиҗәлелеге һәм формалар кирәк булмавы белән аерылып тора. Аны катлаулы формалы, бердәм микроструктуралы һәм яхшы күзәнәкле тоташучан күзәнәкле кремний карбиды керамикасын әзерләү өчен генә түгел, ә күзәнәкле керамиканың күзәнәклелеге һәм күзәнәк зурлыгы да контрольдә тотыла һәм көйләнә. Ләкин, бу ысул хәзерге вакытта әле тикшеренү этабында, һәм процесс параметрларын тагын да оптимальләштерергә кирәк. Моннан тыш, бу ысул югары ныклыклы күзәнәкле кремний карбиды керамикасын бер адымда әзерләүне авырайта. Теләгән продуктларны җитештерү өчен башка процесслар ярдәме кирәк, бу чагыштырмача югары чыгымнар таләп итә.
1.4 Күбекләнү
Күбекләү ысулы керамик яшел корпуска яки прекурсорга соңрак эшкәртү аша газ яки газ барлыкка китерә алырлык матдәләр өстәүне, аннары аны күзәнәкле кремний карбиды керамикасы алу өчен кимерүне үз эченә ала. Башка әзерләү ысулларыннан аермалы буларак, күбекләү ысулы ябык күзәнәкле керамика әзерләү өчен нәтиҗәле процесс булып тора.
2. Химик ысул
Химик ысул дигән сүз, кремний карбиды керамикасындагы күзәнәкле структураның органик булмаган тозларның яки өстәлгән органик матдәләрнең таркалуы яки реакциясе нәтиҗәсендә барлыкка килүен аңлата, бу исә башлангыч урыннарда буш урыннар калдыра. Күзәнәкле кремний карбиды керамикасын әзерләү өчен киң таралган химик ысулларга күзәнәкле матдә өстәү ысулы, органик күбек импрегнацияләү ысулы һәм биологик шаблон ысулы һ.б. керә.
2.1 Органик күбек белән импрегнацияләү
Органик күбек белән импрегнацияләү ысулы органик күбекне шаблон буларак куллануны, әзерләнгән керамик суспензияне шаблонга тигез итеп каплауны яки шаблонны суспензиягә манып һава чыгаруны үз эченә ала, шуның белән суспензиянең органик күбек шаблонына тигез ябышуын тәэмин итә. Аннары, киптерү һәм югары температурада кайнату аша органик шаблон алына, шуның белән мәсамәле керамика алына.
Бу ысулның иң зур кимчелеге шунда ки, ул вак тишекле ябык тишекле продуктлар җитештерә алмый. Форма чикләнгән һәм преформаның эш сыйфатына чимал зур йогынты ясый. Әзерләнгән тишекле керамик материалларның тыгызлыгы һәм ныклыгы да контрольдә тоту авыр.
2.2 Тишекләр барлыкка китерүче матдәләрне өстәү ысулы
Күзәнәкле кремний карбиды керамикасын әзерләү кремний карбиды порошогына яки прекурсорларына күзәнәкле агентлар өстәүне, аннары соңрак эшкәртү процессы аша күзәнәкле агентларны алуны үз эченә ала. Нәтиҗәдә, күзәнәкле агентлар биләгән урыннар күзәнәкләрне барлыкка китерә, аннары җылыту һәм блендерлау ярдәмендә күзәнәкле керамика барлыкка килә. Шуңа күрә, күзәнәкле керамика төрен һәм дозасын үзгәртү әзер күзәнәкле керамиканың күзәнәклелеген, күзәнәк морфологиясен, күзәнәк зурлыгын һәм таралышын уңайлы рәвештә контрольдә тота ала. Күзәнәкле агентларның төрләре бик киң, шул исәптән табигый яки синтетик органик полимерлар, сыеклыклар, тозлар, керамика яки башка порошоклар һ.б. Төрле күзәнәкле агентларны бетерү процесслары төрлечә. Органик полимер күзәнәкле агентлар гадәттә җылыту һәм таркалу юлы белән, сыек күзәнәкле агентлар кристаллашу һәм сублимация аша, тозлар су белән фильтрлау аша, ә керамик порошоклар тиешле эремә фильтрлау юлы белән бетерелергә мөмкин.
2.3 Биологик шаблон методы
Биоматериаллардагы микроскопик пора структурасы синтетик материалларныкыннан сизелерлек аерылып тора. Үзенчәлекле структурасы аркасында, организмнарны шаблон итеп кулланып, охшаш структуралы пора керамик материаллар әзерләү киң игътибар җәлеп итте [10]. Биологик шаблон ысулы һәм органик күбек белән импрегнацияләү ысулы охшашлыкларга ия. Органик күбек белән импрегнацияләү ысулында шаблон буларак ясалма губка кулланыла, ә биологик шаблон ысулында табигый организмнар шаблон буларак кулланыла.
Күзәнәкле кремний карбиды керамикасын әзерләү өчен биологик шаблон ысулының гади процесс һәм арзанлык өстенлекләре бар. Ул катлаулы формадагы керамика җитештерә ала һәм табигый биологик материалларның структурасын максималь дәрәҗәдә кабатлый ала. Ләкин биологик шаблон югары температуралы карбонлаштыру процессында ярылырга мөмкин, бу күзәнәкле кремний карбиды керамикасының механик үзлекләренә зур йогынты ясый. Моннан тыш, әзерләнгән күзәнәкле кремний карбиды керамикасының күзәнәк структурасы, нигездә, биологик шаблонның үзенең микроструктурасына бәйле, һәм аның конструкцияләнүчәнлеге начар. Моннан тыш, бу ысулның кайбер кимчелекләре дә бар, мәсәлән, SiC-ның чагыштырмача түбән конверсия нәтиҗәлелеге, SiC реакция катламының җиңел юкка чыгуы һәм озын әзерләү циклы.
Бастырып чыгару вакыты: 2025 елның 22 июле