Kauri za silicon carbide (SiC) zenye usafi wa hali ya juu zimeibuka kama nyenzo bora kwa vipengele muhimu katika sekta za nusu-semiconductor, anga za juu, na kemikali kutokana na upitishaji wao wa kipekee wa joto, uthabiti wa kemikali, na nguvu ya mitambo. Kwa kuongezeka kwa mahitaji ya vifaa vya kauri vyenye utendaji wa juu na uchafuzi mdogo, ukuzaji wa teknolojia bora na zinazoweza kupanuliwa za kauri za SiC zenye usafi wa hali ya juu umekuwa lengo la utafiti wa kimataifa. Karatasi hii inapitia kimfumo mbinu kuu za sasa za maandalizi ya kauri za SiC zenye usafi wa hali ya juu, ikiwa ni pamoja na uchakataji wa upyaji wa kioo, uchakataji usio na shinikizo (PS), ukandamizaji wa moto (HP), uchakataji wa plasma ya cheche (SPS), na utengenezaji wa nyongeza (AM), kwa msisitizo katika kujadili mifumo ya uchakataji, vigezo muhimu, sifa za nyenzo, na changamoto zilizopo za kila mchakato.
Matumizi ya kauri za SiC katika nyanja za kijeshi na uhandisi
Hivi sasa, vipengele vya kauri vya SiC vyenye usafi wa hali ya juu hutumika sana katika vifaa vya utengenezaji wa kauri ya silikoni, vikishiriki katika michakato ya msingi kama vile oxidation, lithography, etching, na upandikizaji wa ioni. Pamoja na maendeleo ya teknolojia ya kauri, kuongezeka kwa ukubwa wa kauri kumekuwa mwelekeo muhimu. Ukubwa wa kauri kuu wa sasa ni 300 mm, na kufikia usawa mzuri kati ya gharama na uwezo wa uzalishaji. Hata hivyo, kwa kuongozwa na Sheria ya Moore, uzalishaji mkubwa wa kauri za 450 mm tayari uko kwenye ajenda. Kauri kubwa kwa kawaida huhitaji nguvu ya juu ya kimuundo ili kupinga kupinda na kubadilika, na hivyo kusababisha zaidi mahitaji yanayoongezeka ya vipengele vya kauri vya SiC vyenye ukubwa mkubwa, nguvu ya juu, na usafi wa hali ya juu. Katika miaka ya hivi karibuni, utengenezaji wa viongezeo (uchapishaji wa 3D), kama teknolojia ya haraka ya prototyping ambayo haihitaji ukungu, imeonyesha uwezo mkubwa katika utengenezaji wa sehemu za kauri za SiC zenye muundo tata kutokana na ujenzi wake wa safu kwa safu na uwezo wa muundo unaonyumbulika, na kuvutia umakini mkubwa.
Karatasi hii itachambua kimfumo mbinu tano wakilishi za maandalizi ya kauri za SiC zenye usafi wa hali ya juu—kuchoma tena fuwele, kuchoma bila shinikizo, kusukuma moto, kuchoma plasma, na utengenezaji wa nyongeza—ikizingatia mifumo yao ya kuchoma, mikakati ya uboreshaji wa michakato, sifa za utendaji wa nyenzo, na matarajio ya matumizi ya viwandani.
Mahitaji ya malighafi ya kabonidi ya silikoni yenye usafi wa hali ya juu
I. Usafishaji wa Upyaji wa Kioevu
Kabidi ya silikoni iliyosindikwa (RSiC) ni nyenzo ya SiC safi sana iliyoandaliwa bila kung'arisha kwa joto la juu la 2100–2500°C. Tangu Fredriksson alipogundua kwa mara ya kwanza jambo la kung'arisha kwa joto la juu mwishoni mwa karne ya 19, RSiC imevutia umakini mkubwa kutokana na mipaka yake safi ya nafaka na kutokuwepo kwa awamu za kioo na uchafu. Katika halijoto ya juu, SiC inaonyesha shinikizo kubwa la mvuke, na utaratibu wake wa kung'arisha kwa kiasi kikubwa unahusisha mchakato wa uvukizi-mgandamizo: nafaka ndogo huvukiza na kuhifadhi tena kwenye nyuso za nafaka kubwa, na kukuza ukuaji wa shingo na kuunganisha moja kwa moja kati ya nafaka, na hivyo kuongeza nguvu ya nyenzo.
Mnamo 1990, Kriegesmann aliandaa RSiC yenye msongamano wa 79.1% kwa kutumia utupaji wa kuteleza kwenye 2200°C, huku sehemu mtambuka ikionyesha muundo mdogo ulioundwa na chembe na vinyweleo vikubwa. Baadaye, Yi na wenzake walitumia utupaji wa jeli kuandaa miili ya kijani na kuichoma kwenye 2450°C, na kupata kauri za RSiC zenye msongamano wa wingi wa 2.53 g/cm³ na nguvu ya kunyumbulika ya 55.4 MPa.
Sehemu ya uso wa kuvunjika kwa SEM ya RSiC
Ikilinganishwa na SiC mnene, RSiC ina msongamano mdogo (takriban 2.5 g/cm³) na takriban porosity 20% iliyo wazi, na hivyo kupunguza utendaji wake katika matumizi yenye nguvu nyingi. Kwa hivyo, kuboresha msongamano na sifa za kiufundi za RSiC kumekuwa lengo muhimu la utafiti. Sung na wenzake walipendekeza kuingiza silicon iliyoyeyushwa ndani ya vipande vilivyochanganywa vya kaboni/β-SiC na kuvitengeneza tena kwa nyuzi joto 2200, na hivyo kujenga kwa mafanikio muundo wa mtandao ulioundwa na chembe kubwa za α-SiC. RSiC iliyotokana ilipata msongamano wa 2.7 g/cm³ na nguvu ya kunyumbulika ya 134 MPa, ikidumisha uthabiti bora wa kiufundi katika halijoto ya juu.
Ili kuongeza zaidi msongamano, Guo na wenzake walitumia teknolojia ya uingiaji wa polima na pyrolysis (PIP) kwa matibabu mengi ya RSiC. Kwa kutumia myeyusho ya PCS/xylene na slurry za SiC/PCS/xylene kama viingizi, baada ya mizunguko 3-6 ya PIP, msongamano wa RSiC uliboreshwa kwa kiasi kikubwa (hadi 2.90 g/cm³), pamoja na nguvu yake ya kunyumbulika. Zaidi ya hayo, walipendekeza mkakati wa mzunguko unaochanganya PIP na unyumbulikaji: pyrolysis katika 1400°C ikifuatiwa na unyumbulikaji katika 2400°C, na kuondoa kwa ufanisi vizuizi vya chembe na kupunguza unyeo. Nyenzo ya mwisho ya RSiC ilipata msongamano wa 2.99 g/cm³ na nguvu ya kunyumbulika ya 162.3 MPa, ikionyesha utendaji bora wa kina.
Picha za SEM za mageuko ya muundo mdogo wa RSiC iliyosuguliwa baada ya mizunguko ya uundaji upya wa polima na pyrolysis (PIP): RSiC ya awali (A), baada ya mzunguko wa kwanza wa uundaji upya wa PIP (B), na baada ya mzunguko wa tatu (C)
II. Uchomaji Usio na Shinikizo
Kauri za silikoni zenye sintered sintered (SiC) zisizo na shinikizo kwa kawaida hutayarishwa kwa kutumia unga wa SiC ulio safi sana na laini kama malighafi, huku kiasi kidogo cha vifaa vya kusugulia kikiongezwa, na kusuguliwa katika angahewa isiyo na maji au utupu kwa nyuzi joto 1800–2150. Njia hii inafaa kwa ajili ya kutengeneza vipengele vya kauri vikubwa na vyenye muundo tata. Hata hivyo, kwa kuwa SiC kimsingi imeunganishwa kwa ushirikiano, mgawo wake wa kujisambaza ni mdogo sana, na kufanya msongamano kuwa mgumu bila vifaa vya kusugulia kiki ...
Kulingana na utaratibu wa kuchuja, kuchuja bila shinikizo kunaweza kugawanywa katika makundi mawili: kuchuja bila shinikizo la awamu ya kioevu (PLS-SiC) na kuchuja bila shinikizo la hali-ngumu (PSS-SiC).
1.1 PLS-SiC (Kusafisha kwa Awamu ya Kioevu)
PLS-SiC kwa kawaida huchomwa chini ya 2000°C kwa kuongeza takriban 10% ya vifaa vya kuchomwa moto vya eutectic (kama vile Al₂O₃, CaO, MgO, TiO₂, na oksidi za ardhi adimu RE₂O₃) ili kuunda awamu ya kimiminika, na kukuza upangaji upya wa chembe na uhamishaji wa wingi ili kufikia msongamano. Mchakato huu unafaa kwa kauri za SiC za kiwango cha viwanda, lakini hakujakuwa na ripoti za SiC ya usafi wa hali ya juu inayopatikana kupitia uchomwaji moto wa awamu ya kimiminika.
1.2 PSS-SiC (Uchomaji wa Hali Imara)
PSS-SiC inahusisha msongamano wa hali-ngumu katika halijoto zaidi ya 2000°C na takriban 1% ya viongezeo. Mchakato huu hutegemea zaidi uenezaji wa atomiki na upangaji upya wa nafaka unaosababishwa na halijoto ya juu ili kupunguza nishati ya uso na kufikia msongamano. Mfumo wa BC (boroni-kaboni) ni mchanganyiko wa kawaida wa viongezeo, ambao unaweza kupunguza nishati ya mpaka wa nafaka na kuondoa SiO₂ kutoka kwenye uso wa SiC. Hata hivyo, viongezeo vya jadi vya BC mara nyingi huanzisha uchafu uliobaki, na kupunguza usafi wa SiC.
Kwa kudhibiti kiwango cha nyongeza (B 0.4 wt.%, C 1.8 wt.%) na kuungua kwa 2150°C kwa saa 0.5, kauri za SiC zenye usafi wa hali ya juu zenye usafi wa 99.6 wt.% na msongamano wa jamaa wa 98.4% zilipatikana. Muundo mdogo ulionyesha chembe za safu (baadhi zinazidi 450 µm kwa urefu), zikiwa na vinyweleo vidogo kwenye mipaka ya chembe na chembe za grafiti ndani ya chembe. Kauri zilionyesha nguvu ya kunyumbulika ya 443 ± 27 MPa, moduli ya elastic ya 420 ± 1 GPa, na mgawo wa upanuzi wa joto wa 3.84 × 10⁻⁶ K⁻¹ katika kiwango cha joto la chumba hadi 600°C, ikionyesha utendaji bora wa jumla.
Muundo mdogo wa PSS-SiC: (A) Picha ya SEM baada ya kung'arisha na kung'arisha NaOH; (BD) Picha za BSD baada ya kung'arisha na kung'arisha
III. Kubonyeza kwa Kubonyeza kwa Moto
Kubonyeza kwa moto (HP) ni mbinu ya msongamano ambayo kwa wakati mmoja hutumia shinikizo la joto na uniaxial kwenye vifaa vya unga chini ya hali ya joto la juu na shinikizo la juu. Shinikizo la juu huzuia kwa kiasi kikubwa uundaji wa vinyweleo na hupunguza ukuaji wa nafaka, huku halijoto ya juu ikikuza muunganiko wa nafaka na uundaji wa miundo mnene, hatimaye ikitoa kauri za SiC zenye msongamano wa juu na usafi wa juu. Kutokana na hali ya mwelekeo wa kubonyeza, mchakato huu huelekea kusababisha anisotropi ya nafaka, na kuathiri sifa za kiufundi na uchakavu.
Kauri safi za SiC ni vigumu kuzinenepesha bila viongezeo, zikihitaji kuungua kwa shinikizo la juu sana. Nadeau na wenzake walifanikiwa kuandaa SiC mnene kabisa bila viongezeo kwa 2500°C na 5000 MPa; Sun na wenzake walipata vifaa vya wingi vya β-SiC vyenye ugumu wa Vickers wa hadi 41.5 GPa kwa 25 GPa na 1400°C. Kwa kutumia shinikizo la 4 GPa, kauri za SiC zenye msongamano wa takriban 98% na 99%, ugumu wa 35 GPa, na moduli ya elastic ya 450 GPa zilitayarishwa kwa 1500°C na 1900°C, mtawalia. Poda ya SiC yenye ukubwa wa micron katika 5 GPa na 1500°C ilitoa kauri zenye ugumu wa 31.3 GPa na msongamano wa jamaa wa 98.4%.
Ingawa matokeo haya yanaonyesha kuwa shinikizo la juu sana linaweza kufikia msongamano usio na viongezeo, ugumu na gharama kubwa ya vifaa vinavyohitajika hupunguza matumizi ya viwandani. Kwa hivyo, katika maandalizi ya vitendo, viongezeo vidogo au chembechembe za unga mara nyingi hutumiwa kuongeza nguvu ya kuendesha uchomaji.
Kwa kuongeza resini ya fenoli ya 4% kama nyongeza na uchakataji kwenye 2350°C na 50 MPa, kauri za SiC zenye kiwango cha msongamano wa 92% na usafi wa 99.998% zilipatikana. Kwa kutumia kiasi kidogo cha nyongeza (asidi ya boroni na D-fructose) na uchakataji kwenye 2050°C na 40 MPa, SiC yenye usafi wa juu yenye msongamano wa jamaa >99.5% na kiwango cha mabaki cha B cha 556 ppm pekee kilitayarishwa. Picha za SEM zilionyesha kuwa, ikilinganishwa na sampuli zisizo na shinikizo, sampuli zilizoshinikizwa kwa moto zilikuwa na chembe ndogo, vinyweleo vichache, na msongamano wa juu. Nguvu ya kunyumbulika ilikuwa 453.7 ± 44.9 MPa, na moduli ya elastic ilifikia 444.3 ± 1.1 GPa.
Kwa kuongeza muda wa kushikilia katika 1900°C, ukubwa wa chembe uliongezeka kutoka 1.5 μm hadi 1.8 μm, na upitishaji joto uliongezeka kutoka 155 hadi 167 W·m⁻¹·K⁻¹, huku pia ukiongeza upinzani dhidi ya kutu kwa plasma.
Chini ya hali ya 1850°C na 30 MPa, kusukuma kwa moto na kusukuma kwa moto haraka kwa unga wa SiC uliopakwa chembechembe na uliopakwa annealed kulitoa kauri zenye β-SiC zenye mnene bila viongeza vyovyote, zenye msongamano wa 3.2 g/cm³ na halijoto ya kuungua 150–200°C chini ya michakato ya kitamaduni. Kauri zilionyesha ugumu wa 2729 GPa, uthabiti wa kuvunjika wa 5.25–5.30 MPa·m^1/2, na upinzani bora wa kuteleza (viwango vya kuteleza vya 9.9 × 10⁻¹⁰ s⁻¹ na 3.8 × 10⁻⁹ s⁻¹ katika 1400°C/1450°C na 100 MPa).
(A) Picha ya SEM ya uso uliosuguliwa; (B) Picha ya SEM ya uso uliovunjika; (C, D) Picha ya BSD ya uso uliosuguliwa
Katika utafiti wa uchapishaji wa 3D kwa kauri za paizoelektriki, tope la kauri, kama kipengele kikuu kinachoathiri uundaji na utendaji, limekuwa lengo kuu ndani na kimataifa. Uchunguzi wa sasa kwa ujumla unaonyesha kwamba vigezo kama vile ukubwa wa chembe ya unga, mnato wa tope, na kiwango kigumu huathiri kwa kiasi kikubwa ubora wa uundaji na sifa za paizoelektriki za bidhaa ya mwisho.
Utafiti umegundua kuwa tope za kauri zilizotayarishwa kwa kutumia poda za bariamu titanate zenye ukubwa wa micron, submicron, na nano zinaonyesha tofauti kubwa katika michakato ya stereolithography (k.m., LCD-SLA). Kadri ukubwa wa chembe unavyopungua, mnato wa tope huongezeka sana, huku poda zenye ukubwa wa nano zikitoa tope zenye mnato unaofikia mabilioni ya mPa·s. Tope zenye ukubwa wa micron huwa na uwezekano wa kutenganisha na kung'oa wakati wa uchapishaji, huku poda zenye ukubwa wa submicron na nano zikionyesha tabia thabiti zaidi ya uundaji. Baada ya kuungua kwa joto la juu, sampuli za kauri zinazotokana zilifikia msongamano wa 5.44 g/cm³, mgawo wa piezoelectric (d₃₃) wa takriban 200 pC/N, na vipengele vya chini vya hasara, zikionyesha sifa bora za mwitikio wa kielektroniki.
Zaidi ya hayo, katika michakato ya micro-sterolithography, kurekebisha kiwango kigumu cha tope la aina ya PZT (km, 75 wt.%) kulitoa miili iliyochomwa yenye msongamano wa 7.35 g/cm³, na kufikia kigezo cha piezoelectric cha hadi 600 pC/N chini ya mashamba ya umeme yanayozungushwa. Utafiti kuhusu fidia ya uundaji wa vipimo vidogo uliboresha kwa kiasi kikubwa usahihi wa uundaji, na kuongeza usahihi wa kijiometri kwa hadi 80%.
Utafiti mwingine kuhusu kauri za piezoelectric za PMN-PT ulionyesha kuwa kiwango kigumu huathiri sana muundo wa kauri na sifa za umeme. Kwa kiwango kigumu cha 80% ya wt., bidhaa za ziada zilionekana kwa urahisi kwenye kauri; kadri kiwango kigumu kilivyoongezeka hadi wt. 82% na zaidi, bidhaa za ziada zilitoweka polepole, na muundo wa kauri ukawa safi zaidi, na utendaji ulioboreshwa kwa kiasi kikubwa. Kwa kiwango cha 82%, kauri zilionyesha sifa bora za umeme: kiwango cha piezoelectric cha 730 pC/N, uidhinishaji wa jamaa wa 7226, na upotevu wa dielectric wa 0.07 pekee.
Kwa muhtasari, ukubwa wa chembe, kiwango kigumu, na sifa za rheolojia za tope la kauri haziathiri tu uthabiti na usahihi wa mchakato wa uchapishaji lakini pia huamua moja kwa moja msongamano na mwitikio wa paizoelektriki wa miili iliyochomwa, na kuzifanya kuwa vigezo muhimu vya kufikia kauri za paizoelektriki zilizochapishwa kwa 3D zenye utendaji wa hali ya juu.
Mchakato mkuu wa uchapishaji wa 3D wa LCD-SLA wa sampuli za BT/UV
Sifa za kauri za PMN-PT zenye maudhui tofauti imara
IV. Uchomaji wa Plasma ya Cheche
Kuchoma spark plasma (SPS) ni teknolojia ya hali ya juu ya kuchoma ambayo hutumia mkondo wa mapigo na shinikizo la mitambo linalotumika kwa wakati mmoja kwenye poda ili kufikia msongamano wa haraka. Katika mchakato huu, mkondo hupasha joto moja kwa moja ukungu na unga, na kutoa joto la Joule na plasma, na kuwezesha kuchoma kwa ufanisi kwa muda mfupi (kawaida ndani ya dakika 10). Kupasha joto haraka hukuza usambaaji wa uso, huku kutokwa kwa cheche husaidia kuondoa gesi zilizofyonzwa na tabaka za oksidi kutoka kwenye nyuso za unga, na kuboresha utendaji wa kuchoma. Athari ya uhamiaji wa umeme inayosababishwa na mashamba ya sumakuumeme pia huongeza usambaaji wa atomiki.
Ikilinganishwa na ukandamizaji wa kawaida wa joto, SPS hutumia upashaji joto wa moja kwa moja zaidi, kuwezesha msongamano katika halijoto ya chini huku ikizuia ukuaji wa nafaka ili kupata miundo midogo midogo na sare. Kwa mfano:
- Bila viongezeo, kutumia unga wa SiC uliosagwa kama malighafi, kuchuja kwa joto la 2100°C na 70 MPa kwa dakika 30 kulitoa sampuli zenye msongamano wa 98%.
- Kuchuja kwa joto la 1700°C na 40 MPa kwa dakika 10 kulizalisha SiC ya ujazo yenye msongamano wa 98% na ukubwa wa nafaka wa 30–50 nm pekee.
- Kutumia poda ya SiC ya chembechembe ya 80 µm na kuchuja kwa joto la 1860°C na 50 MPa kwa dakika 5 kulisababisha kauri za SiC zenye utendaji wa hali ya juu zenye msongamano wa 98.5%, ugumu mdogo wa Vickers wa 28.5 GPa, nguvu ya kunyumbulika ya 395 MPa, na ugumu wa kuvunjika wa 4.5 MPa·m^1/2.
Uchambuzi wa miundo midogo ulionyesha kuwa kadri halijoto ya kuungua ilivyoongezeka kutoka 1600°C hadi 1860°C, unyeyukaji wa nyenzo ulipungua kwa kiasi kikubwa, ukikaribia msongamano kamili katika halijoto ya juu.
Muundo mdogo wa kauri za SiC zilizochomwa kwa joto tofauti: (A) 1600°C, (B) 1700°C, (C) 1790°C na (D) 1860°C
V. Utengenezaji wa Viungo vya Nyongeza
Utengenezaji wa viongeza (AM) hivi karibuni umeonyesha uwezo mkubwa katika kutengeneza vipengele tata vya kauri kutokana na mchakato wake wa ujenzi wa tabaka kwa tabaka. Kwa kauri za SiC, teknolojia nyingi za AM zimetengenezwa, ikiwa ni pamoja na upigaji wa binder (BJ), 3DP, upigaji leza wa kuchagua (SLS), uandishi wa wino wa moja kwa moja (DIW), na stereolithografia (SL, DLP). Hata hivyo, 3DP na DIW zina usahihi mdogo, huku SLS ikielekea kusababisha msongo wa joto na nyufa. Kwa upande mwingine, BJ na SL hutoa faida kubwa katika kutengeneza kauri tata zenye usafi wa hali ya juu na usahihi wa hali ya juu.
- Kuunganisha Binder (BJ)
Teknolojia ya BJ inahusisha kunyunyizia safu kwa safu ya unga wa kufunga kwenye unga wa bondi, ikifuatiwa na kuondoa na kuchuja ili kupata bidhaa ya mwisho ya kauri. Kuchanganya BJ na upenyezaji wa mvuke wa kemikali (CVI), kauri za SiC zenye usafi wa hali ya juu na fuwele kamili ziliandaliwa kwa mafanikio. Mchakato huo unajumuisha:
① Kuunda miili ya kijani kibichi ya kauri ya SiC kwa kutumia BJ.
② Kuziba kupitia CVI kwa 1000°C na 200 Torr.
③ Kauri ya mwisho ya SiC ilikuwa na msongamano wa 2.95 g/cm³, upitishaji joto wa 37 W/m·K, na nguvu ya kunyumbulika ya 297 MPa.
Mchoro wa kimfumo wa uchapishaji wa jeti ya gundi (BJ). (A) Mfano wa usanifu unaosaidiwa na kompyuta (CAD), (B) mchoro wa kimfumo wa kanuni ya BJ, (C) uchapishaji wa SiC na BJ, (D) msongamano wa SiC kwa kupenya kwa mvuke wa kemikali (CVI)
- Stereolithografia (SL)
SL ni teknolojia ya kutengeneza kauri inayotegemea UV yenye usahihi wa hali ya juu sana na uwezo tata wa kutengeneza miundo. Njia hii hutumia tope la kauri linalohisi mwanga lenye kiwango kikubwa cha imara na mnato mdogo ili kuunda miili ya kijani ya kauri ya 3D kupitia upolimeri, ikifuatiwa na uondoaji wa mshipa na uondoaji wa joto la juu ili kupata bidhaa ya mwisho.
Kwa kutumia tope la SiC la vol. 35%, miili ya kijani ya 3D yenye ubora wa juu ilitayarishwa chini ya mionzi ya UV ya 405 nm na kuongezwa zaidi kupitia kuungua kwa polima kwa 800°C na matibabu ya PIP. Matokeo yalionyesha kuwa sampuli zilizotayarishwa kwa tope la vol. 35% zilifikia msongamano wa jamaa wa 84.8%, zikizidi vikundi vya udhibiti vya 30% na 40%.
Kwa kuanzisha SiO₂ ya lipofili na resini ya epoksi ya fenoliki (PEA) ili kurekebisha tope, utendaji wa upolimishaji uliboreshwa kwa ufanisi. Baada ya kuungua kwa joto la 1600°C kwa saa 4, ubadilishaji uliokaribia kukamilika hadi SiC ulifikiwa, huku kiwango cha mwisho cha oksijeni kikiwa 0.12% pekee, na kuwezesha utengenezaji wa hatua moja wa kauri za SiC zenye usafi wa hali ya juu na muundo tata bila hatua za awali za oksidi au kabla ya kupenya.
Mchoro wa muundo wa uchapishaji na mchakato wake wa kuchuja. Muonekano wa sampuli baada ya kukauka kwa (A) 25°C, pyrolysis kwa (B) 1000°C, na kuchuja kwa (C) 1600°C.
Kwa kubuni tope za kauri za Si₃N₄ zenye mwanga kwa ajili ya uchapishaji wa stereolithography wa 3D na kutumia michakato ya kuondoa-kuunganisha na kuzeeka kwa halijoto ya juu, kauri za Si₃N₄ zenye msongamano wa kinadharia wa 93.3%, nguvu ya mvutano ya 279.8 MPa, na nguvu ya kunyumbulika ya 308.5–333.2 MPa zilitayarishwa. Uchunguzi uligundua kuwa chini ya hali ya maudhui imara ya vol. 45% na muda wa mfiduo wa sku 10, miili ya kijani yenye safu moja yenye usahihi wa kupoeza wa kiwango cha IT77 inaweza kupatikana. Mchakato wa kuondoa-kuunganisha kwa halijoto ya chini na kiwango cha joto cha 0.1 °C/min ulisaidia kutoa miili ya kijani isiyo na nyufa.
Kuchoma ni hatua muhimu inayoathiri utendaji wa mwisho katika stereolithografia. Utafiti unaonyesha kwamba kuongeza vifaa vya kuchoma kunaweza kuboresha vyema msongamano wa kauri na sifa za mitambo. Kwa kutumia CeO₂ kama msaada wa kuchoma na teknolojia ya umeme inayosaidiwa na shamba kuchoma ili kuandaa kauri za Si₃N₄ zenye msongamano mkubwa, CeO₂ iligundulika kutenganisha kwenye mipaka ya nafaka, na kukuza kuteleza na msongamano wa mipaka ya nafaka. Kauri zilizotokana zilionyesha ugumu wa Vickers wa HV10/10 (1347.9 ± 2.4) na uthabiti wa kuvunjika wa (6.57 ± 0.07) MPa·m¹/². Kwa MgO–Y₂O₃ kama viongezeo, usawa wa muundo mdogo wa kauri uliboreshwa, na hivyo kuongeza utendaji kwa kiasi kikubwa. Katika kiwango cha jumla cha doping cha 8%, nguvu ya kunyumbulika na upitishaji wa joto ulifikia 915.54 MPa na 59.58 W·m⁻¹·K⁻¹, mtawalia.
VI. Hitimisho
Kwa muhtasari, kauri za silikoni zenye usafi wa hali ya juu (SiC), kama nyenzo bora ya uhandisi ya kauri, zimeonyesha matarajio mapana ya matumizi katika vifaa vya nusu-semiconductor, anga za juu, na vifaa vya hali ya juu. Karatasi hii ilichambua kwa utaratibu njia tano za kawaida za maandalizi ya kauri za SiC zenye usafi wa hali ya juu—kuchoma tena fuwele, kuchoma bila shinikizo, kusukuma moto, kuchoma plasma, na utengenezaji wa nyongeza—kwa majadiliano ya kina kuhusu mifumo yao ya msongamano, uboreshaji wa vigezo muhimu, utendaji wa nyenzo, na faida na mapungufu husika.
Ni dhahiri kwamba michakato tofauti kila moja ina sifa za kipekee katika kufikia usafi wa hali ya juu, msongamano mkubwa, miundo tata, na uwezekano wa viwanda. Teknolojia ya utengenezaji wa nyongeza, haswa, imeonyesha uwezo mkubwa katika kutengeneza vipengele vyenye umbo tata na vilivyobinafsishwa, pamoja na mafanikio katika nyanja ndogo kama vile stereolithography na binder jetting, na kuifanya kuwa mwelekeo muhimu wa maendeleo kwa ajili ya maandalizi ya kauri ya SiC yenye usafi wa hali ya juu.
Utafiti wa siku zijazo kuhusu utayarishaji wa kauri ya SiC safi sana unahitaji kuchunguza kwa undani zaidi, na kukuza mabadiliko kutoka kwa matumizi ya uhandisi ya kiwango cha maabara hadi matumizi makubwa na ya kuaminika sana, na hivyo kutoa usaidizi muhimu wa nyenzo kwa utengenezaji wa vifaa vya hali ya juu na teknolojia za habari za kizazi kijacho.
XKH ni kampuni ya teknolojia ya hali ya juu inayobobea katika utafiti na utengenezaji wa vifaa vya kauri vyenye utendaji wa hali ya juu. Imejitolea kutoa suluhisho maalum kwa wateja katika mfumo wa kauri za silicon zenye usafi wa hali ya juu (SiC). Kampuni hiyo ina teknolojia za hali ya juu za utayarishaji wa nyenzo na uwezo sahihi wa usindikaji. Biashara yake inajumuisha utafiti, uzalishaji, usindikaji sahihi, na matibabu ya uso wa kauri za SiC zenye usafi wa hali ya juu, ikikidhi mahitaji magumu ya semiconductor, nishati mpya, anga na nyanja zingine kwa vipengele vya kauri vyenye utendaji wa hali ya juu. Kwa kutumia michakato ya kukomaa ya uchakataji na teknolojia za utengenezaji wa nyongeza, tunaweza kuwapa wateja huduma ya kituo kimoja kuanzia uboreshaji wa fomula ya nyenzo, uundaji tata wa muundo hadi usindikaji sahihi, kuhakikisha kwamba bidhaa zina sifa bora za kiufundi, utulivu wa joto na upinzani wa kutu.
Muda wa chapisho: Julai-30-2025