וואָס איז די צוגרייטונג מעטאָדע פון ​​פּאָרעז סיליקאָן קאַרבייד קעראַמיק

סיליקאָן קאַרבייד (SiC) קעראַמיקס זענען לאַנג געווען וויידלי געניצט אין פאַרשידענע אַוואַנסירטע מאַנופאַקטורינג פעלדער רעכט צו זייער הויך כאַרדנאַס, הויך שטאַרקייַט, קליין קאָעפיציענט פון טערמאַל יקספּאַנשאַן, הויך טערמאַל קאַנדאַקטיוויטי, גוט כעמישער פעסטקייַט, ויסגעצייכנט טערמאַל קלאַפּ קעגנשטעל און אַקסאַדיישאַן קעגנשטעל. אין אַדישאַן צו די אויבן דערמאנט קעראַקטעריסטיקס פון סיליקאָן קאַרבייד קעראַמיקס, פּאָרעז סיליקאָן קאַרבייד קעראַמיקס, מיט זייער יינציק מיקראָסקאָפּיק פּאָרעז סטרוקטור, האָבן ברייט אַפּלאַקיישאַן פּראַספּעקס אין פעלדער אַזאַ ווי מעטאַלורגיע, כעמישער אינזשעניריע, ינווייראַנמענאַל שוץ און ענערגיע, שטארק יקספּאַנדינג די אַפּלאַקיישאַן פאַרנעם פון סיליקאָן קאַרבייד קעראַמיקס.

די ספּעציעלע אייגנשאַפטן פוןפּאָרעז סיליקאָן קאַרבייד קעראַמיקזיי נוץן בעיקר פון זייער אייגנארטיגע פּאָרעזישע סטרוקטור, וואָס נעמט אַרײַן פּאָראָזיטעט, פּאָרע גרייס און פֿאַרשפּרייטונג, און פּאָרע פֿאָרעם, אאַז"וו. דעריבער איז נויטיק צו רעגולירן זייער פּאָראָזיטעט, פּאָרע גרייס און פֿאַרשפּרייטונג, ווי אויך די פֿאָרעם פֿון די פּאָרן דורך דער צוגרייטונג מעטאָדע כּדי צו באַקומען די געוואונטשענע פּאָרעזישע סטרוקטור. דעריבער איז זייער צוגרייטונג מעטאָדע שטענדיק געווען דער פֿאָקוס פֿון מענטשנס פֿאָרשונג. דער אַרטיקל באריכטעט בעיקר דעם פֿאָרשונג פּראָגרעס אין די צוגרייטונג מעטאָדן פֿון פּאָרעזער סיליקאָן קאַרבייד קעראַמיק אין לאַנד און אין אויסלאַנד אין די לעצטע יאָרן.

1. פיזישע מעטאָדע

די פיזישע מעטאָדע באַציט זיך צו דעם פאַקט אַז די ליידיגע אָרטן אין פּאָרעז סיליקאָן קאַרבייד קעראַמיק ווערן געפֿירט דורך אַ סעריע פון ​​פיזישע דערשיינונגען בעת ​​דעם צוגרייטונג פּראָצעס, אָן דעם פֿאָרקומען פון כעמישע רעאַקציעס אָדער די דזשענעריישאַן פון נייַע סאַבסטאַנסיז. דער הויפּט מעханіזם איז צו שאַפֿן אַ פּאָרעז סטרוקטור דורך זיך פֿאַרלאָזן אויף די ליידיגע אָרטן וואָס זענען געבליבן נאָך דער טערמישער קאָנטראַקציע פון ​​האַרטע סאַבסטאַנסיז, די פֿאַרדאַמפּונג פון דער פליסיקער פֿאַזע, און די דירעקטע סובלימאַציע פון ​​דער האַרטער פֿאַזע. געוויינטלעכע מעטאָדן אַרייַננעמען פּאַרטיקל סטאַקינג מעטאָדע, פֿריז-טריקעניש מעטאָדע, סאָל-געל מעטאָדע, אאז"וו. די 3D דרוק טעכנאָלאָגיע וואָס איז אַרויסגעקומען אין די לעצטע יאָרן קען אויך ווערן גענוצט צו דירעקט דרוקן און צוגרייטן פּאָרעז סטרוקטורן.

1.1 פּאַרטיקל סטאַקינג מעטאָד

די פּאַרטיקל פּאַקינג סינטערינג מעטאָדע איז דער פּשוטסטער וועג צו צוגרייטן פּאָרעזע סיליקאָן קאַרבייד קעראַמיקס. דער פּרינציפּ פון דעם מעטאָדע איז צו נוצן די סינטערינג פאָרשטעלונג פון קעראַמיק פּאַרטיקאַלז אַליין צו פאָרעם סינטערינג האַלדז צווישן פאַרשידענע SiC פּאַרטיקאַלז, דערמיט דערמעגלעכן די פּאַרטיקל אַקיומיאַליישאַן צו פאָרעם פּאָרעזע קעראַמיקס. צו נידעריקער די סינטערינג טעמפּעראַטור, אַ געוויסע סומע פון ​​בינדער מיט אַ נידעריקער שמעלץ פונט איז יוזשאַוואַלי צוגעגעבן צו פאָרעם אַ פֿאַרבינדונג צווישן פאַרשידענע SiC פּאַרטיקאַלז. זינט אַלע די פּאָרעס אין די פּאַרטיקל פּאַקינג סינטערינג מעטאָדע זענען טראַנספאָרמד פון די פּאַקינג גאַפּס צווישן SiC פּאַרטיקאַלז, די פּאָראָסיטי און פּאָרע גרייס פון די פאַרטיק פּאָרעזע קעראַמיקס קענען זיין קאַנטראָולד דורך טשאַנגינג די פּודער גרייס, די טיפּ און צוגעגעבן סומע פון ​​די בינדער, און די סינטערינג פּאַראַמעטערס.

די צוגרייטונג פון פּאָרעז סיליקאָן קאַרבייד קעראַמיקס דורך די פּאַרטיקל סטאַקינג מעטאָד דאַרף נישט די צוגאב פון נאָך פּאָרע-פאָרמינג אגענטן. דער פּראָצעס איז פּשוט און לעפיערעך גרינג צו קאָנטראָלירן. אָבער, די פּאָראָסיטי פון פּאָרעז קעראַמיקס צוגעגרייט דורך דעם מעטאָד איז בכלל נידעריק. די פאָרעם, פּאָרע גרייס און פּאָראָסיטי פון די פּאָרעס זענען דער הויפּט באַשטימט דורך די פאָרעם, פּאַרטיקל גרייס און פאַרשפּרייטונג פון די רוי מאַטעריאַל פּאַרטיקאַלז, ווי אויך די גראַד פון סינטערינג.

1.2 פרירן-טריקעניש מעטאָד

פריז-טריקעניש איז א מעטאד וואס באשטייט פון אייניגפארמיגן מישן קעראמישע אגראגאטן מיט וואסער אדער ארגאנישע סאלווענטן אין דער אנוועזנהייט פון א פאסיגע מאס דיספערסאנץ אדער בינדערס צו שאפן א שלעף. דערנאך ווערט די גוט-געמישטע שלעף אריינגעגאסן אין א פורעם און שנעל איינגעפרארן ביי נידעריגע טעמפעראטורן, דערלויבנדיג די פליסיגע פאזע מאטריץ שנעל צו פארפעסטיקן אין א פעסטן מאטעריאל. דערנאך ווערט די פארפעסטיקטע פעסטע פאזע סובלימירט און אוועקגענומען דורך דרוק רעדוקציע אדער וואקיום טריקעניש באהאנדלונג. די מעטאד פון באקומען א גרינעם קערפער מיט ריכטונגס-אראנדזשירטע פארע סטרוקטורן געבליבן אינעווייניג פון דעם שלעף און ענדליך סינטערן עס צו פראדוצירן פארעזע סיליקאן קארבייד קעראמיקס.

1.3 3D דרוק מעטאָד

די 3D דרוק מעטאָדע פֿאַר צוגרייטן פּאָרעזע סיליקאָן קאַרבייד קעראַמיק איז אַ נייַער טיפּ צוגרייטונג פּראָצעס וואָס האָט זיך אַנטוויקלט אין די לעצטע יאָרן. דער פּראָצעס פֿאַרלאָזט זיך אויף אַ דריי-דימענסיאָנאַלן דאַטן מאָדעל וואָס איז דיזיינד מיט דער הילף פֿון קאָמפּיוטער הילף. דורך דעם דרוק קאָפּ ווערט דער בינדער געשפּריצט צו שטעלן דעם רוי מאַטעריאַל פּודער שיכט נאָך שיכט אין אַ דריי-דימענסיאָנאַלער נעץ סטרוקטור. די קאָמבינאַציע פֿון 3D דרוק און רעאַקציע סינטערינג פּראָצעסן קען דערגרייכן פורעם-פֿרייע מאַנופֿאַקטורינג און כּמעט-נעץ-גרייס פֿאָרמירונג פֿון קאָמפּלעקס-פֿאָרמיקע קעראַמיק.

די 3D דרוק מעטאָדע פֿאַר צוגרייטן פּאָרעזע סיליקאָן קאַרבייד קעראַמיקס פֿאַרמאָגט אַ פּשוטן פֿאָרמירונג פּראָצעס, הויכע צוגרייטונג און פּראַסעסינג עפֿעקטיווקייט, און קיין נויט פֿאַר פורמען. עס קען ניט נאָר געניצט ווערן צו צוגרייטן פּאָרעזע סיליקאָן קאַרבייד קעראַמיקס מיט קאָמפּלעקסע פֿאָרמען, מונדיר מיקראָסטרוקטורן און גוטע פּאָרע קאָנעקטיוויטי, אָבער אויך די פּאָראָסיטי און פּאָרע גרייס פֿון די פּאָרעזע קעראַמיקס זענען קאָנטראָלירבאר און אַדזשאַסטאַבאַל. אָבער, דעם מעטאָדע איז נאָך אין דער עקספּלאָראַטאָרישער פֿאָרשונג בינע איצט, און די פּראָצעס פּאַראַמעטערס דאַרפֿן נאָך ווייטער אָפּטימיזירט ווערן. אין דערצו, דעם מעטאָדע איז שווער צו צוגרייטן הויך-שטאַרקייט פּאָרעזע סיליקאָן קאַרבייד קעראַמיקס אין איין שריט. עס דאַרף די הילף פֿון אַנדערע פּראָצעסן צו פּראָדוצירן די געוואונטשע פּראָדוקטן, וואָס ברענגט רעלאַטיוו הויכע קאָסטן.

1.4 שאום

די שוימענדיקע מאָלדינג מעטאָדע באַשטייט פון צולייגן גאַז אָדער סאַבסטאַנצן וואָס קענען דזשענערירן גאַז דורך ווייטערדיקע פּראַסעסינג צו די קעראַמישע גרינע קערפּער אָדער פּרעקורסאָר, און דערנאָך סינטערן עס צו באַקומען פּאָרעזע סיליקאָן קאַרבייד קעראַמיקס. ניט ווי אַנדערע צוגרייטונג מעטאָדן, איז די שוימענדיקע מעטאָדע אַן עפעקטיווער פּראָצעס פֿאַר צוגרייטן פֿאַרמאַכט-צעל קעראַמיקס.

2. כעמישע מעטאָדע

די כעמישע מעטאָדע באַציט זיך צו דעם פאַקט אַז די פּאָרעזע סטרוקטור אין פּאָרעזע סיליקאָן קאַרבייד קעראַמיק ווערט געשאַפֿן דורך דער דעקאָמפּאָזיציע אָדער רעאַקציע פֿון נישט-אָרגאַנישע זאַלץ אָדער צוגעגעבענע אָרגאַנישע סובסטאַנצן, לאָזנדיק ליידיקע אָרטן אין די אָריגינעלע פּאָזיציעס. געוויינטלעכע כעמישע מעטאָדן פֿאַר צוגרייטן פּאָרעזע סיליקאָן קאַרבייד קעראַמיק אַרייַננעמען די פּאָרע-פאָרמינג אַגענט צוגאב מעטאָדע, אָרגאַנישע פּינע ימפּרעגניישאַן מעטאָדע, און ביאָלאָגישע טעמפּלאַט מעטאָדע, אאז"ו ו.

2.1 אָרגאַנישע פּינע אימפּרעגנאַציע

די אָרגאַנישע פּינע אימפּרעגנאַציע מעטאָדע באַשטייט פון ניצן אָרגאַנישע פּינע ווי אַ מוסטער, גלייך באַדעקן די צוגעגרייטע קעראַמישע שלייַם אויף דער מוסטער אָדער אייַנטונקען די מוסטער אין דער שלייַם צו אַרויסטרייבן לופט, זיכער מאַכנדיג אַז די שלייַם אַדכירז גלייך צו דער אָרגאַנישער פּינע מוסטער. דערנאָך, דורך טריקענען און הויך-טעמפּעראַטור סינטערינג, ווערט די אָרגאַנישע מוסטער אַוועקגענומען, דערמיט באַקומען פּאָרעזע קעראַמיק.

דער גרעסטער חסרון פון דעם מעטאָד איז אַז עס איז נישט ביכולת צו פּראָדוצירן קליין-פּאָרע פֿאַרמאַכטע פּאָראָסיטי פּראָדוקטן. די פֿאָרעם איז באַגרענעצט און די פאָרשטעלונג פֿון דער פּרעפֿאָרם איז שטאַרק אַפֿעקטירט דורך די רוי מאַטעריאַלן. די געדיכטקייט און שטאַרקייט פֿון די צוגעגרייטע פּאָרעזע קעראַמישע מאַטעריאַלן זענען אויך שווער צו קאָנטראָלירן.

2.2 די מעטאָדע פון ​​צולייגן פּאָר-פאָרמינג אגענטן

די צוגרייטונג פון פּאָרעז סיליקאָן קאַרבייד קעראַמיקס דורך צולייגן פּאָרע-פאָרמינג אגענטן ינוואַלווז צולייגן פּאָרע-פאָרמינג אגענטן צו סיליקאָן קאַרבייד פּודער אָדער פּריקורסאָרן, און דערנאָך אַוועקנעמען די פּאָרע-פאָרמינג אגענטן דורך סאַבסאַקוואַנט פּראַסעסאַז. ווי אַ רעזולטאַט, די פּאָזיציעס אָריגינעל פאַרנומען דורך די פּאָרע-פאָרמינג אגענטן פאָרמען פּאָרעס, און דערנאָך היץ און סינטערינג זענען דורכגעפירט צו פאָרמען פּאָרע קעראַמיקס. דעריבער, טשאַנגינג די טיפּ און דאָוסאַדזש פון פּאָרע-פאָרמינג אגענטן קענען באַקוועם קאָנטראָלירן די פּאָראָסיטי, פּאָרע מאָרפאָלאָגי, פּאָרע גרייס און פאַרשפּרייטונג פון די פאַרטיק פּאָרע קעראַמיקס. די טייפּס פון פּאָרע-פאָרמינג אגענטן זענען זייער ברייט, אַרייַנגערעכנט נאַטירלעך אָדער סינטעטישע אָרגאַניק פּאָלימערס, פליסיקייטן, זאַלץ, קעראַמיקס אָדער אנדערע פּודערס, עטק. די אַוועקנעמען פּראַסעסאַז פון פאַרשידענע פּאָרע-פאָרמינג אגענטן ווערייִרן. אָרגאַניק פּאָלימער פּאָרע-פאָרמינג אגענטן זענען יוזשאַוואַלי אַוועקגענומען דורך היץ און דעקאָמפּאָזיציע, פליסיק פּאָרע-פאָרמינג אגענטן קענען זיין אַוועקגענומען דורך קריסטאַליזאַטיאָן און סובלימאַטיאָן, זאַלץ קענען זיין אַוועקגענומען דורך וואַסער פילטריישאַן, און קעראַמיק פּודערס קענען זיין אַוועקגענומען דורך צונעמען לייזונג פילטריישאַן.

2.3 ביאָלאָגישע טעמפּלאַט מעטאָד

די מיקראָסקאָפּישע פּאָרע סטרוקטור אין ביאָמאַטעריאַלן איז באַדייטנד אַנדערש פֿון יענער אין סינטעטישע מאַטעריאַלן. צוליב איר אייגענאַרטיקער סטרוקטור, האָט די צוגרייטונג פֿון פּאָרעזע קעראַמישע מאַטעריאַלן מיט ענלעכע סטרוקטורן מיט אָרגאַניזמען ווי טעמפּלאַטן באַקומען ברייטע אויפֿמערקזאַמקייט [10]. די ביאָלאָגישע טעמפּלאַטן מעטאָדע און די אָרגאַנישע פּינע אימפּרעגנאַציע מעטאָדע טיילן ענלעכקייטן. די אָרגאַנישע פּינע אימפּרעגנאַציע מעטאָדע ניצט קינסטלעכע שוואָם ווי דער טעמפּלאַטן, בשעת די ביאָלאָגישע טעמפּלאַטן מעטאָדע ניצט נאַטירלעכע אָרגאַניזמען ווי דער טעמפּלאַטן.

די ביאלאגישע טעמפּלאַט מעטאָדע פֿאַר צוגרייטן פּאָרעזע סיליקאָן קאַרבייד קעראַמיקס האט די מעלות פון אַ פּשוט פּראָצעס און נידעריקע קאָסטן. עס קען פּראָדוצירן קעראַמיקס מיט קאָמפּלעקסע פֿאָרמען און קען רעפּליקירן די סטרוקטור פֿון נאַטירלעכע ביאלאגישע מאַטעריאַלן אין דער גרעסטער מאָס. אָבער, די ביאלאגישע טעמפּלאַט איז אונטערטעניק צו קראַקינג בעת דעם הויך-טעמפּעראַטור קאַרבאָניזאַציע פּראָצעס, וואָס האט אַ באַדייטנדיקע השפּעה אויף די מעכאַנישע אייגנשאַפֿטן פֿון פּאָרעזע סיליקאָן קאַרבייד קעראַמיקס. דערצו, די פּאָרע סטרוקטור פֿון די צוגעגרייטע פּאָרעזע סיליקאָן קאַרבייד קעראַמיקס איז דער הויפּט אָפּהענגיק פֿון דער מיקראָסטרוקטור פֿון דער ביאלאגישער טעמפּלאַט אַליין, און איר דיזיינאַביליטי איז שלעכט. אין דערצו, די מעטאָדע האט אויך עטלעכע חסרונות, אַזאַ ווי אַ רעלאַטיוו נידעריקע קאָנווערסיע עפֿעקטיווקייט פֿון SiC, גרינגע אָפּשעפּונג פֿון דער SiC רעאַקציע שיכט, און אַ לאַנגע צוגרייטונג ציקל.