Trong phòng sạch của nhà máy sản xuất chất bán dẫn, những tấm wafer đen bóng loáng với ánh kim loại đang được gia công chính xác từng tấm một; trong buồng đốt của động cơ tàu vũ trụ, một linh kiện gốm đặc biệt đang trải qua quá trình nung nóng ở nhiệt độ 2000 ℃. Đằng sau những cảnh tượng này, có một vật liệu hoạt tính được gọi là “đá quý đen công nghiệp” –Gốm silicon carbide.
Vật liệu siêu cứng này, chỉ đứng sau kim cương về độ cứng, đang âm thầm viết lại các quy tắc trong sản xuất cao cấp. Nó có thể chịu được bức xạ mạnh của các lò phản ứng hạt nhân, truyền tải nhanh chóng năng lượng điện mạnh mẽ của các phương tiện năng lượng mới và trở thành vật liệu tản nhiệt cốt lõi của các trạm gốc 5G. Nhưng đằng sau hiệu năng tuyệt vời đó, có một thách thức không thể phủ nhận: làm thế nào để chế ngự được vật liệu "khó bảo" này?
Tính chất vật liệu quyết định những thách thức trong quá trình gia công.
Việc gia công silicon carbide có độ khó tương đương với việc khắc hoa văn trên thủy tinh. Độ cứng của nó gấp 3-5 lần so với gốm sứ thông thường. Các dụng cụ cắt gọt truyền thống giống như việc dùng phấn khắc lên tấm thép, không chỉ có hiệu suất thấp mà còn dễ làm nứt bề mặt gia công. Điều khó khăn hơn nữa là vật liệu này có độ giòn rõ rệt, chỉ cần một sai sót nhỏ cũng có thể làm vỡ nó như bánh quy, đặc biệt đối với các chi tiết chính xác có độ dày dưới 1 milimét, quá trình gia công có thể được mô tả như đang nhảy múa trên dây thép.
Con đường đột phá của sản xuất hiện đại
Trước những thách thức này, các kỹ sư đã phát triển ba “phương pháp chế ngự vật liệu” chính:
1. Công nghệ tạo khuôn – một quy trình ép nóng tương tự như làm bánh trung thu, cho phép bột silicon carbide “dễ dàng định hình” dưới nhiệt độ và áp suất cao, đặc biệt thích hợp để sản xuất các dụng cụ cắt công nghiệp tiêu chuẩn. Công nghệ này giống như việc gắn khuôn vào vật liệu, tạo hình các hình dạng hình học đều đặn dưới sự kiểm soát nhiệt độ chính xác.
2. Phương pháp khắc bằng chất lỏng – sử dụng công nghệ ép phun, hỗn hợp vật liệu được bơm vào khuôn giống như sốt sô cô la, và thông qua việc kiểm soát chính xác quỹ đạo dòng chảy, các cấu trúc rỗng phức tạp được tạo hình. Phương pháp này cho phép sản xuất các vòi phun không đều cho động cơ đẩy vệ tinh.
3. Công nghệ tái cấu trúc bột – sử dụng công nghệ luyện kim bột để tái cấu trúc vi mô của vật liệu như những khối xây dựng, tạo ra các vòng đệm kín lò phản ứng hạt nhân kết hợp độ bền và độ chính xác. Quá trình này cho phép vật liệu trải qua “sự biến đổi” ở cấp độ phân tử, đạt được sự cải thiện hiệu suất theo mục tiêu.
Các chi tiết quan trọng của gia công chính xác
Để làm chủ được loại vật liệu này, không chỉ cần thiết bị tiên tiến mà còn phải nắm vững ba nguyên tắc vàng: thiết kế khuôn mẫu chính xác, giám sát quy trình tỉ mỉ và xử lý nguyên liệu nghiêm ngặt. Công ty Shandong Zhongpeng tuân thủ nghiêm ngặt ba nguyên tắc này trong quá trình sản xuất, hướng tới đảm bảo chất lượng và số lượng. Điều này không chỉ đòi hỏi tăng năng suất sản phẩm hoàn thiện mà còn yêu cầu sản phẩm hoàn thiện phải đáp ứng chính xác nhu cầu của khách hàng.
Hiện nay, với việc ứng dụng các công nghệ mới như gia công laser và cắt bằng sóng siêu âm, gốm silicon carbide đang vượt qua các rào cản trong khâu gia công cuối cùng. Những đột phá này không chỉ cho phép “đá quý đen” thực sự tiến tới công nghiệp hóa, mà còn báo hiệu sự ra đời của một cuộc cách mạng vật liệu mới.
Đối với các công ty sản xuất đang tìm kiếm những đột phá công nghệ, gia công silicon carbide vừa là thách thức vừa là cơ hội. Việc lựa chọn các đối tác gia công giàu kinh nghiệm và có quy trình đổi mới sẽ trở thành chìa khóa vàng mở ra cánh cửa đến ngành sản xuất cao cấp. Vật liệu này, từng được coi là "nút thắt cổ chai trong gia công", đang chờ đợi những người tiên phong khám phá ra bí ẩn thực sự của nó.
Thời gian đăng bài: 07/04/2025