Кремний карбиді (SiC) керамикакеремет беріктігімен, ыстыққа төзімділігімен және беріктігімен танымал. Бұл қасиеттер оларды аэроғарыш қозғалтқыштары немесе өнеркәсіптік машиналар сияқты қатал ортада пайдалану үшін өте қолайлы етеді. Бірақ бұл жетілдірілген материалдар қалай жасалған? Процесті кезең-кезеңмен бөліп көрейік.
1. Шикізатты дайындау
Барлығы жоғары таза кремний карбиді ұнтағынан басталады. Мұны керамикалық «тортты» пісіруге арналған «ұн» деп ойлап көріңіз. Соңғы материалдың қасиеттерін жақсарту үшін алюминий оксиді немесе бор қосылыстары сияқты аз мөлшердегі қоспалар араласады. Бұл қоспалар кейінгі кезеңдерде желім сияқты әрекет етіп, бөлшектердің тиімдірек байланысуына көмектеседі.
2. Керамикаға пішін беру
Содан кейін ұнтақ қалыптанатын пішінге айналады. Екі жалпы әдіс қолданылады:
Престеу: Ұнтақ қарды қарға нығыздауға ұқсас жоғары қысымды қолдану арқылы белгілі бір пішінге сығылады.
Инъекциялық қалыптау: Ұнтақ қамыр тәрізді қоспаны жасау үшін уақытша байланыстырғышпен (балауыз сияқты) араласады, ол күрделі пішіндер үшін қалыптарға енгізіледі.
Бұл кезеңде материал құрғақ құм мүсін сияқты әлі де нәзік және берік болу үшін «пісіру» керек.
3. Агломерация процесі
Бұл жерде сиқыр пайда болады. Пішінді керамика арнайы пеште өте жоғары температурада (көбінесе 1800°С жоғары) қыздырылады. Агломерация кезінде екі негізгі нәрсе орын алады:
Бөлшектердің байланысы: кремний карбиді түйіршіктері жақынырақ өсіп, бос жерлерді жояды және қатты құрылымды құрайды.
Қоспалар жұмысы: Қосылған қосылыстар аздап еріп, қаттылықты арттыру үшін бөлшектер арасында «көпір» жасайды.
Пештің ішіндегі орта мұқият бақыланады - кейде инертті газдармен толтырылады - қажетсіз реакциялардың алдын алады.
4. Аяқтау
Агломерациядан кейін керамика өнімділігін жақсарту үшін қосымша өңдеуден өтуі мүмкін:
Жылтырату: Тегіс беттерді қажет ететін қолданбалар үшін (мысалы, тығыздағыштар немесе мойынтіректер).
Қаптау: Тозуға төзімділікті арттыру үшін жұқа қорғаныс қабатын (мысалы, кремний нитриді) қосуға болады.
Өңдеу: Соңғы өлшемдерге жету үшін дәл кесу немесе бұрғылау.
Неліктен бұл процесс маңызды?
Кремний карбидінің беріктігінің құпиясы оның атомдарының агломерация кезінде қалай байланысатынында жатыр. Жоғары температуралық процесс ыстыққа, коррозияға және физикалық кернеуге төзімді күшті кремний-көміртекті байланыстар желісін жасайды. Қоспалар және дәл температураны бақылау соңғы өнімнің қатты ғана емес, сонымен қатар крекингке қарсы тұру үшін жеткілікті беріктігін қамтамасыз етеді.
Үлкен сурет
Ең озық турбиналардан бастап ластануды бақылау жүйелеріне дейін кремний карбиді керамика заманауи технологияда маңызды рөл атқарады. Өндіріс процесі күрделі болғанымен, қарапайым ұнтақты ең қатал жағдайларға төтеп бере алатын материалға айналдыратын ғылым мен техниканың мұқият тепе-теңдігі.
Зерттеулер алға жылжыған сайын, керамикадан 3D басып шығару сияқты жаңа әдістер пайда болып, бұл ерекше материалды одан да инновациялық пайдалануды көздейді.
Хабарлама уақыты: 19 наурыз-2025 ж