Zamonaviy sanoat texnologiyasining jadal rivojlanishi bilan keramik matritsali kompozitlarni shakllantirish texnologiyasi global tadqiqotning asosiy yo'nalishiga aylandi. Ko'p sonli keramik matritsali kompozitlar orasida kremniy karbid (SiC) so'nggi o'n yilliklarda o'zining ajoyib mexanik xususiyatlari, past zichligi, korroziyaga chidamliligi, kuchli oksidlanishga chidamliligi, yaxshi kimyoviy va termal barqarorligi va ajoyib ishqalanish va aşınma ko'rsatkichlari tufayli doimiy e'tiborni tortdi, bu uni juda istiqbolli yangi materialga aylantirdi. Uni qo'llash stsenariylari tijorat va harbiy tizimlardagi yuqori quvvatli mikroto'lqinli qurilmalarni, LED va MOSFET kabi elektron qurilmalarni, avtomobil va aerokosmik sohalardagi optik qurilmalarni, og'ir muhitlar uchun mikroelektromexanik tizim (MEMS) sensorlarini, ichki yonuv dvigatellari uchun gaz va kimyoviy sensorlarni, shuningdek, fotomonoelektrik datchiklarni, fotomonoelektrik sensorlarni o'z ichiga oladi. keng qo'llash istiqbollari.
Si-SiC kompozitlari
Si-SiC kompozitlari asosan reaksiya sinterlash yoʻli bilan tayyorlanadi: SiC kukuni va grafit kukuni maʼlum nisbatda aralashtiriladi va yashil tanaga bosiladi, soʻngra vakuum ostida 1410 darajadan yuqori haroratda erigan yoki gazsimon kremniy bilan infiltrlanadi, bu esa Si ning grafit bilan reaksiyaga kirishishiga imkon beradi va natijada Si ning grafitga asoslangan zich si{2}. Ushbu material nafaqat SiC ning o'ziga xos xususiyatlarini meros qilib oladi, balki oddiy ishlov berish, past sinterlash harorati, boshqariladigan xarajat va boshqa shakllantirish jarayonlari bilan birlashtirish uchun moslashuvchanlik bilan birga past zichlik, yuqori mexanik kuch, mukammal issiqlik o'tkazuvchanligi va juda past issiqlik kengayish koeffitsienti kabi afzalliklarni ham taqdim etadi. Natijada, u ko'plab sohalarda asosiy rol o'ynaydi.
Biroq, past sinish chidamliligi reaksiya{0}}bog'langan Si-SiC kompozitlarining muhim zaif tomoni bo'lib, ularni yanada talabchan stsenariylarda qo'llanilishini keskin cheklaydi. Ushbu kamchilikni bartaraf etish uchun joriy tadqiqotlar asosan ikkita optimallashtirish yondashuvini qo'llaydi: biri jarayonni takomillashtirish orqali material ichidagi erkin Si tarkibini kamaytirish, kompozitsiyani nazorat qilish nuqtai nazaridan mexanik xususiyatlarni yaxshilash; ikkinchisi - material tizimiga mustahkamlash bosqichini joriy qilish, strukturani optimallashtirish orqali sinish chidamliligini oshirish va shu bilan Si-SiC kompozitlarini yanada targ'ib qilish uchun asos yaratish.
SiC-SiCf kompozitlari
SiC-SiCf kompozitlari SiC-asosidagi keramika kompozitlari orasida eng yaxshisi boʻlib, ular yuqori haroratga chidamlilik, yuqori oʻziga xos kuch va yuqori oʻziga xos modulni oʻzida mujassamlashtirgan, shu bilan birga metallarga oʻxshash psevdoplastik xususiyatga ega va past tirqish sezuvchanligi bilan ajralib turadi. Ular asta-sekin aero-dvigatellarning asosiy komponentlari va tovushdan tez uchadigan samolyotlarning termal strukturaviy komponentlari uchun afzal qilingan materialga aylandi, aerokosmik kabi yuqori{6}}qurilmalarda almashtirib bo'lmaydigan o'rinni egalladi. Ushbu kompozitlar murakkab ko'p miqyosli ierarxik tuzilishga ega bo'lib, bu turli xil o'ziga xos masshtablarda turli xil sinish mexanizmlarini, shuningdek, ish faoliyatini aniq nazorat qilish uchun qiyinchiliklar va imkoniyatlarni keltirib chiqaradigan o'zaro bog'liq buzilish xususiyatlarini keltirib chiqaradi.
Chuqur izlanishlar natijasida-olimlar makroskopik mexanik nuqtai nazardan, ichki tarkibiy xususiyatlar (masalan, tolalar, matritsalar va interfeys) va SiC-SiCf kompozitlarining mexanik harakati o‘rtasidagi bog‘liqlikni muvaffaqiyatli o‘rnatdilar va material unumdorligini optimallashtirish uchun nazariy yordam berdilar. Tayyorlash texnikasi nuqtai nazaridan, hozirgi asosiy usullarga prekursor infiltratsiyasi va piroliz (PIP), kimyoviy bug 'infiltratsiyasi (CVI) / kimyoviy bug'ning cho'kishi (CVD), reaktiv eritma infiltratsiyasi (RMI), issiq presslash (HP) va boshqalar kiradi. Bular orasida CVI va PIP an'anaviy va eng keng tarqalgan usullardir. CVI gaz diffuziyasi, adsorbsiya, sirt reaktsiyasi va gaz desorbsiyasi kabi asosiy bosqichlarni o'z ichiga olgan g'ovakli muhit ichida yuqori haroratda prekursor gazsimon birikmalarning parchalanishi, polikondensatsiyasi va cho'kishi orqali zichlikka erishadi; PIP esa material ichidagi katta teshiklarni to'ldirishda ko'proq mohir.
Haqiqiy ishlab chiqarishda, bitta jarayonning cheklovlarini hisobga olgan holda, ko'pincha birlashtirilgan CVI/PIP jarayoni qo'llaniladi. Bu kombinatsiya CVI ning uzluksiz gaz-fazali yotqizish afzalliklarini PIP ning suyuqlik-fazali infiltratsiyasining yuqori samaradorligini birlashtiradi, bu SiC-SiCf kompozitlarini tez zichlashtirish imkonini beradi, ishlab chiqarish samaradorligi va material samaradorligini samarali oshiradi, shu tariqa ularni yirik{{4}{5} sohalarda qo'llash uchun texnik yordam beradi.
Xulosa
Xulosa qilib aytganda, kremniy karbidli keramika va ularning har biri noyob ishlash afzalliklariga ega bo'lgan ikkita asosiy turdagi kompozitlar zamonaviy sanoatning ko'plab asosiy sohalarida katta qo'llanilishini namoyish etadi. Tayyorgarlik jarayonlarini uzluksiz optimallashtirish va samaradorlik bo‘yicha tadqiqotlarni chuqurlashtirish bilan ushbu materiallar yuqori{1}}yaxshiroq stsenariylarda muhim rol o‘ynashi, texnologik yangilanish va tegishli tarmoqlarni rivojlantirishga yordam berishi tayin.