Silikon karbid (SiC) keramikasi yuqori qattiqligi, yuqori mustahkamligi, kichik issiqlik kengayish koeffitsienti, yuqori issiqlik o'tkazuvchanligi, yaxshi kimyoviy barqarorligi, ajoyib issiqlik zarbasiga chidamliligi va oksidlanishga chidamliligi tufayli turli ilg'or ishlab chiqarish sohalarida uzoq vaqtdan beri keng qo'llanilmoqda. Silikon karbid keramikasining yuqorida aytib o'tilgan xususiyatlaridan tashqari, noyob mikroskopik g'ovakli tuzilishiga ega bo'lgan g'ovakli silikon karbid keramikasi metallurgiya, kimyo muhandisligi, atrof-muhitni muhofaza qilish va energetika kabi sohalarda keng qo'llanilish istiqbollariga ega bo'lib, silikon karbid keramikasining qo'llanilish doirasini sezilarli darajada kengaytiradi.
Maxsus xususiyatlarig'ovakli kremniy karbidli keramikaasosan ularning noyob g'ovak tuzilishidan, ya'ni g'ovakligi, g'ovak hajmi va tarqalishi, g'ovak shakli va boshqalardan foyda ko'radi. Shuning uchun kerakli g'ovak tuzilishga erishish uchun tayyorlash usuli orqali uning g'ovakligi, g'ovak hajmi va tarqalishini, shuningdek, g'ovak shaklini tartibga solish kerak. Shuning uchun uni tayyorlash usuli har doim odamlarning tadqiqotlarining markazida bo'lib kelgan. Ushbu maqolada asosan so'nggi yillarda uyda va chet elda g'ovak kremniy karbid keramikasini tayyorlash usullari bo'yicha olib borilgan tadqiqotlar ko'rib chiqiladi.
1. Jismoniy usul
Fizik usul g'ovakli kremniy karbid keramikasidagi bo'shliqlar tayyorlash jarayonida bir qator fizik hodisalar natijasida kimyoviy reaksiyalar yoki yangi moddalar hosil bo'lmasdan paydo bo'lishini anglatadi. Asosiy mexanizm qattiq moddalarning termal qisqarishi, suyuq fazaning bug'lanishi va qattiq fazaning to'g'ridan-to'g'ri sublimatsiyasi natijasida qolgan bo'shliqlarga tayanib, g'ovakli tuzilish hosil qilishdir. Keng tarqalgan usullar zarrachalarni yig'ish usuli, muzlatib quritish usuli, sol-gel usuli va boshqalarni o'z ichiga oladi. So'nggi yillarda paydo bo'lgan 3D bosib chiqarish texnologiyasi g'ovakli tuzilmalarni to'g'ridan-to'g'ri chop etish va tayyorlash uchun ham ishlatilishi mumkin.
1.1 Zarrachalarni ustma-ust qo'yish usuli
Zarrachalarni qadoqlash sinterlash usuli g'ovakli kremniy karbidli keramika tayyorlashning eng oddiy usuli hisoblanadi. Ushbu usulning printsipi keramik zarrachalarning o'zlarining sinterlash samaradorligidan foydalanib, turli SiC zarrachalari orasida sinterlash bo'yinlarini hosil qilish va shu bilan zarrachalar to'planishining g'ovakli keramika hosil qilish imkonini berishdir. Sinterlash haroratini pasaytirish uchun odatda turli SiC zarrachalari o'rtasida bog'lanish hosil qilish uchun pastroq erish nuqtasiga ega bo'lgan ma'lum miqdordagi bog'lovchi qo'shiladi. Zarrachalarni qadoqlash sinterlash usulidagi barcha g'ovaklar SiC zarralari orasidagi qadoqlash bo'shliqlaridan o'zgartirilganligi sababli, tayyor g'ovakli keramikaning g'ovakliligi va g'ovak o'lchamini kukun hajmini, bog'lovchi turini va qo'shish miqdorini hamda sinterlash parametrlarini o'zgartirish orqali boshqarish mumkin.
G'ovakli kremniy karbidli keramikani zarrachalar yig'ish usuli bilan tayyorlash qo'shimcha g'ovak hosil qiluvchi vositalarni qo'shishni talab qilmaydi. Jarayon oddiy va boshqarish nisbatan oson. Biroq, bu usul bilan tayyorlangan g'ovakli keramikaning g'ovakliligi odatda past bo'ladi. G'ovaklarning shakli, g'ovak o'lchami va g'ovakliligi asosan xom ashyo zarrachalarining shakli, zarracha o'lchami va tarqalishi, shuningdek, sinterlash darajasi bilan belgilanadi.
1.2 Muzlatib quritish usuli
Muzlatib quritish - bu keramik agregatlarni suv yoki organik erituvchilar bilan tegishli miqdorda dispersantlar yoki bog'lovchilar ishtirokida bir tekisda aralashtirib, shlam hosil qilishni o'z ichiga olgan usul. Keyin yaxshilab aralashtirilgan shlam qolipga quyiladi va past haroratlarda tez muzlatiladi, bu suyuq faza matritsasining tezda qattiq moddaga aylanishiga imkon beradi. Keyinchalik, qattiqlashgan qattiq faza sublimatsiya qilinadi va bosimni pasaytirish yoki vakuum quritish orqali chiqariladi. Shamcha ichida qoldirilgan yo'nalishda joylashgan g'ovak tuzilmalarga ega yashil jismni olish va nihoyat uni g'ovak kremniy karbid keramikasini ishlab chiqarish uchun sinterlash usuli.
1.3 3D bosib chiqarish usuli
G'ovakli kremniy karbidli keramika tayyorlash uchun 3D bosib chiqarish usuli so'nggi yillarda rivojlangan yangi turdagi tayyorlash jarayonidir. Bu jarayon kompyuter yordamida ishlab chiqilgan uch o'lchovli ma'lumotlar modeliga asoslanadi. Bosib chiqarish kallagi orqali bog'lovchi modda purkalib, xom ashyo kukuni qatlamma-qatlam uch o'lchovli tarmoq tuzilishiga joylashtiriladi. 3D bosib chiqarish va reaksiya sinterlash jarayonlarining kombinatsiyasi murakkab shakldagi keramikalarni qolipsiz ishlab chiqarish va deyarli to'r o'lchamida shakllantirishga erishishi mumkin.
G'ovakli kremniy karbid keramikasini tayyorlash uchun 3D bosib chiqarish usuli oddiy shakllantirish jarayoni, yuqori tayyorlash va qayta ishlash samaradorligi va qoliplarga ehtiyoj yo'qligi bilan ajralib turadi. U nafaqat murakkab shakllarga, bir xil mikrotuzilmalarga va yaxshi g'ovak ulanishga ega g'ovakli kremniy karbid keramikasini tayyorlash uchun ishlatilishi mumkin, balki g'ovakli keramikaning g'ovakliligi va g'ovak o'lchamlari ham boshqarilishi va sozlanishi mumkin. Biroq, bu usul hozirda tadqiqot bosqichida va jarayon parametrlarini yanada optimallashtirish kerak. Bundan tashqari, bu usul yuqori kuchli g'ovakli kremniy karbid keramikasini bir bosqichda tayyorlash qiyin. Kerakli mahsulotlarni ishlab chiqarish uchun boshqa jarayonlarning yordami talab qilinadi, bu esa nisbatan yuqori xarajatlarni talab qiladi.
1.4 Ko'piklanish
Ko'pikli qoliplash usuli keramik yashil korpusga yoki prekursorga keyingi ishlov berish orqali gaz yoki gaz hosil qilishi mumkin bo'lgan moddalarni qo'shishni va keyin uni g'ovakli kremniy karbidli keramika olish uchun sinterlashni o'z ichiga oladi. Boshqa tayyorlash usullaridan farqli o'laroq, ko'piklash usuli yopiq katakli keramika tayyorlash uchun samarali jarayondir.
2. Kimyoviy usul
Kimyoviy usul deganda, g'ovakli kremniy karbid keramikasidagi g'ovakli tuzilish noorganik tuzlar yoki qo'shilgan organik moddalarning parchalanishi yoki reaksiyasi natijasida hosil bo'ladi va bo'sh joylar asl holatida qoladi, degan ma'noni anglatadi. G'ovakli kremniy karbid keramikasini tayyorlashning keng tarqalgan kimyoviy usullariga g'ovak hosil qiluvchi vositani qo'shish usuli, organik ko'pikni singdirish usuli va biologik shablon usuli va boshqalar kiradi.
2.1 Organik ko'pikli emdirish
Organik ko'pikni singdirish usuli organik ko'pikni shablon sifatida ishlatishni, tayyorlangan keramik shlamni shablon ustiga teng ravishda qoplashni yoki shablonni shlamga botirib, havoni chiqarib yuborishni o'z ichiga oladi, bu esa shlamning organik ko'pik shabloniga teng ravishda yopishishini ta'minlaydi. Keyin, quritish va yuqori haroratda sinterlash orqali organik shablon olib tashlanadi va shu bilan g'ovakli keramika olinadi.
Bu usulning eng muhim kamchiligi shundaki, u mayda teshikli yopiq g'ovakli mahsulotlarni ishlab chiqara olmaydi. Shakli cheklangan va preformning ishlashiga xom ashyo katta ta'sir ko'rsatadi. Tayyorlangan g'ovakli keramik materiallarning zichligi va mustahkamligini ham nazorat qilish qiyin.
2.2 G'ovak hosil qiluvchi vositalarni qo'shish usuli
G'ovak kremniy karbid keramikasini g'ovak hosil qiluvchi vositalarni qo'shish orqali tayyorlash kremniy karbid kukuniga yoki prekursorlariga g'ovak hosil qiluvchi vositalarni qo'shishni va keyin keyingi jarayonlar orqali g'ovak hosil qiluvchi vositalarni olib tashlashni o'z ichiga oladi. Natijada, g'ovak hosil qiluvchi vositalar dastlab egallagan pozitsiyalar g'ovaklarni hosil qiladi, so'ngra g'ovak keramika hosil qilish uchun isitish va sinterlash amalga oshiriladi. Shuning uchun, g'ovak hosil qiluvchi vositalarning turini va dozasini o'zgartirish tayyor g'ovak keramikaning g'ovakligini, g'ovak morfologiyasini, g'ovak hajmini va tarqalishini qulay boshqarishi mumkin. G'ovak hosil qiluvchi vositalarning turlari juda keng, jumladan, tabiiy yoki sintetik organik polimerlar, suyuqliklar, tuzlar, keramika yoki boshqa kukunlar va boshqalar. Turli g'ovak hosil qiluvchi vositalarni olib tashlash jarayonlari har xil. Organik polimer g'ovak hosil qiluvchi vositalar odatda isitish va parchalanish orqali, suyuq g'ovak hosil qiluvchi vositalar kristallanish va sublimatsiya orqali, tuzlar suv filtrlash orqali va keramik kukunlar tegishli eritma filtrlash orqali olib tashlanishi mumkin.
2.3 Biologik shablon usuli
Biomateriallardagi mikroskopik g'ovak tuzilishi sintetik materiallardagidan sezilarli darajada farq qiladi. Noyob tuzilishi tufayli organizmlardan shablon sifatida foydalanib, o'xshash tuzilishga ega g'ovakli keramik materiallarni tayyorlash keng e'tiborga sazovor bo'ldi [10]. Biologik shablon usuli va organik ko'pikli singdirish usuli o'xshashliklarga ega. Organik ko'pikli singdirish usuli shablon sifatida sun'iy shimgichdan foydalanadi, biologik shablon usuli esa shablon sifatida tabiiy organizmlardan foydalanadi.
G'ovakli kremniy karbidli keramika tayyorlashning biologik shablon usuli oddiy jarayon va arzon narxning afzalliklariga ega. U murakkab shakllarga ega keramika ishlab chiqarishi va tabiiy biologik materiallarning tuzilishini maksimal darajada takrorlashi mumkin. Biroq, biologik shablon yuqori haroratli karbonizatsiya jarayonida yorilishga moyil bo'lib, bu g'ovakli kremniy karbidli keramikaning mexanik xususiyatlariga sezilarli ta'sir ko'rsatadi. Bundan tashqari, tayyorlangan g'ovakli kremniy karbidli keramikaning g'ovak tuzilishi asosan biologik shablonning o'zining mikrotuzilmasiga bog'liq va uning dizayn qobiliyati past. Bundan tashqari, bu usulning ba'zi kamchiliklari ham bor, masalan, SiC ning nisbatan past konversiya samaradorligi, SiC reaksiya qatlamining oson to'kilishi va uzoq tayyorlash sikli.
Nashr vaqti: 2025-yil 22-iyul