Từ đường ống vận chuyển đến xe năng lượng mới, từ lò nung nhiệt độ cao đến vệ tinh hàng không vũ trụ, một loại vật liệu được mệnh danh là “kim cương công nghiệp” đang âm thầm định hình lại ranh giới của ngành sản xuất hiện đại.Gốm cacbua silicVật liệu siêu cứng này, với độ cứng chỉ đứng sau kim cương tự nhiên, đang tạo nên một cuộc cách mạng thầm lặng trong nhiều lĩnh vực như công nghiệp hiện đại, chất bán dẫn, hàng không vũ trụ và năng lượng mới nhờ khả năng chịu nhiệt cao, khả năng chống bức xạ mạnh và khả năng dẫn nhiệt tuyệt vời.
Khi "xương cứng" gặp gỡ công nghệ sản xuất chính xác
Nếu như gốm sứ truyền thống trong nghệ thuật thủ công mỹ nghệ là đồ sứ men lam trắng, thì gốm silicon carbide lại giống như đồng hồ Thụy Sĩ trong lĩnh vực dụng cụ chính xác. Độ cứng của nó gấp 3-5 lần so với gốm sứ thông thường, và độ cứng gần bằng kim cương tự nhiên này khiến quá trình gia công giống như khắc trên tấm thép – các dụng cụ cắt thông thường bị mòn với tốc độ đáng kinh ngạc trong quá trình cắt. Điều khó khăn hơn nữa là tính chất “cứng cáp” của silicon carbide khiến nó dễ bị nứt cạnh chỉ với một sai sót nhỏ trong quá trình gia công, đặc biệt là đối với một số chi tiết thành mỏng cần sự cẩn trọng tương tự như các tác phẩm nghệ thuật bằng pha lê.
Nhưng nhu cầu của ngành công nghiệp hiện đại đang thúc đẩy những đột phá công nghệ. Các kỹ sư đã phát hiện ra rằng chìa khóa để giải quyết vấn đề này nằm ở sự kết hợp giữa độ cứng và độ linh hoạt: duy trì các đặc tính vốn có của vật liệu trong khi áp dụng sự kiểm soát chính xác trong quá trình gia công. Giống như các đầu bếp hàng đầu làm chủ nhiệt độ, các kỹ thuật gia công hiện đại dần dần chế ngự được vật liệu cứng đầu này thông qua việc kiểm soát chính xác nhiệt độ, áp suất và tần số rung.
Ba chìa khóa để mở khóa kim cương công nghiệp
1. Ép khuôn nóng
Đây là một trong những phương pháp phổ biến nhất để gia công gốm silicon carbide. Phương pháp này cho bột silicon carbide hoặc bột hỗn hợp vào khuôn ép nóng và gia công thành hình dạng dưới nhiệt độ và áp suất cao. Phương pháp này có hiệu quả sản xuất và độ chính xác tạo hình cao, phù hợp để sản xuất các sản phẩm gốm silicon carbide quy mô lớn như dụng cụ cắt gọt, tấm nhôm kéo nóng, v.v.
2. Chà ron và tạo hình
Đây là phương pháp tạo hình nhanh và tiết kiệm chi phí cho các sản phẩm gốm silicon carbide. Phương pháp này trộn bột silicon carbide với các chất phụ gia khác, thêm vào nước để tạo thành hỗn hợp sệt, rồi bơm vào khuôn. Sau đó, hỗn hợp được xử lý và tạo hình thông qua quá trình sấy khô và thiêu kết ở nhiệt độ cao, với chu trình xử lý ngắn và chi phí thấp. Phương pháp này thích hợp để chế tạo các bộ phận có độ bền cao, mật độ cao và các cấu kiện chịu tải.
3. Luyện kim bột
Luyện kim bột là phương pháp trộn và tạo hình bột silicon carbide theo tỷ lệ nhất định, sau đó nung kết ở nhiệt độ và áp suất cao. Phương pháp này có quy trình sản xuất đơn giản, hình dạng sản phẩm đa dạng và độ chính xác gia công cao, thích hợp để sản xuất các sản phẩm gốm có độ chính xác cao, độ bền cao và khả năng chống mài mòn.
Từ các mẫu thử nghiệm trong phòng thí nghiệm đến sản xuất hàng loạt trên dây chuyền, bước đột phá trong công nghệ chế tạo gốm silicon carbide đã khẳng định một sự thật: không có vật liệu nào là không thể gia công, chỉ có công nghệ là chưa được khai phá. Với sự phát triển của các công nghệ mới như gia công bằng laser và thiêu kết bằng vi sóng, vật liệu siêu cứng từng bị coi là khó gia công này đang được hồi sinh trong các nhà máy thông minh, mang lại sức mạnh cốt lõi cho "sản xuất thông minh của Trung Quốc".
Trong đại dương bao la của việc khám phá vũ trụ và làn sóng năng lượng sạch, gốm silicon carbide đang viết nên huyền thoại công nghiệp của thời đại này với sức hút vật liệu độc đáo của chúng. Cuộc đối đầu giữa độ cứng và trí thông minh này có thể là hình ảnh thu nhỏ vĩnh cửu về việc nhân loại vượt qua các ranh giới công nghệ.
Thời gian đăng bài: 09/04/2025