Avanzamenti in e tecnulugie di preparazione ceramica di carburo di siliciu di alta purezza

A ceramica di carburo di siliciu (SiC) d'alta purezza hè diventata un materiale ideale per i cumpunenti critichi in l'industrie di semiconduttori, aerospaziale è chimica per via di a so eccezziunale cunduttività termica, stabilità chimica è resistenza meccanica. Cù a crescente dumanda di dispositivi ceramici d'alte prestazioni è à bassa inquinazione, u sviluppu di tecnulugie di preparazione efficienti è scalabili per a ceramica SiC d'alta purezza hè diventatu un focus di ricerca glubale. Questu articulu esamina sistematicamente i principali metudi di preparazione attuali per a ceramica SiC d'alta purezza, cumprese a sinterizzazione di ricristallizazione, a sinterizzazione senza pressione (PS), a pressatura à caldu (HP), a sinterizzazione à plasma scintilla (SPS) è a fabricazione additiva (AM), cù enfasi nantu à a discussione di i meccanismi di sinterizzazione, i parametri chjave, e proprietà di i materiali è e sfide esistenti di ogni prucessu.


SiC陶瓷在军事和工程领域的应用

L'applicazione di a ceramica SiC in i campi militari è ingegneristici

Attualmente, i cumpunenti ceramici SiC di alta purezza sò largamente usati in l'apparecchiature di fabricazione di wafer di siliciu, participendu à prucessi principali cum'è l'ossidazione, a litografia, l'incisione è l'impiantu ionicu. Cù l'avanzamentu di a tecnulugia di i wafer, l'aumentu di e dimensioni di i wafer hè diventatu una tendenza significativa. A dimensione attuale di i wafer mainstream hè di 300 mm, ottenendu un bon equilibriu trà costu è capacità di pruduzzione. Tuttavia, guidata da a Legge di Moore, a pruduzzione di massa di wafer di 450 mm hè digià à l'ordine di u ghjornu. I wafer più grandi richiedenu tipicamente una resistenza strutturale più elevata per resistere à a deformazione è a deformazione, ciò chì porta ulteriormente à a crescente dumanda di cumpunenti ceramici SiC di grande dimensione, alta resistenza è alta purezza. In l'ultimi anni, a fabricazione additiva (stampa 3D), cum'è tecnulugia di prototipazione rapida chì ùn richiede stampi, hà dimustratu un enorme putenziale in a fabricazione di pezzi ceramichi SiC di struttura cumplessa per via di a so custruzzione stratu per stratu è di e so capacità di cuncepimentu flessibili, attraendu una attenzione diffusa.

Questu articulu analizzerà sistematicamente cinque metudi di preparazione rappresentativi per a ceramica SiC di alta purezza - sinterizzazione di ricristallizazione, sinterizzazione senza pressione, pressatura à caldu, sinterizzazione à plasma scintilla è fabricazione additiva - cuncentrandosi nantu à i so meccanismi di sinterizzazione, strategie di ottimizazione di u prucessu, caratteristiche di e prestazioni di i materiali è prospettive di applicazione industriale.

 

高纯碳化硅需求成分

Requisiti di materia prima di carburo di siliciu di alta purità

 

I. Sinterizazione di ricristallizazione

 

U carburu di siliciu ricristallizatu (RSiC) hè un materiale SiC di alta purezza preparatu senza aiuti di sinterizazione à alte temperature di 2100-2500 °C. Dapoi chì Fredriksson hà scupertu per a prima volta u fenomenu di ricristallizazione à a fine di u XIX seculu, RSiC hà suscitatu una attenzione significativa per via di i so cunfini di granu puliti è di l'assenza di fasi vetrose è impurità. À alte temperature, SiC presenta una pressione di vapore relativamente alta, è u so mecanismu di sinterizazione implica principalmente un prucessu di evaporazione-cundensazione: i grani fini evaporanu è si ridepositanu nantu à e superfici di grani più grossi, prumovendu a crescita di u collu è u ligame direttu trà i grani, aumentendu cusì a resistenza di u materiale.

 

In u 1990, Kriegesmann hà preparatu RSiC cù una densità relativa di 79,1% aduprendu a colata à slip colata à 2200 °C, cù a sezione trasversale chì mostra una microstruttura cumposta da grani grossi è pori. In seguitu, Yi et al. anu utilizatu a colata in gel colata per preparà corpi verdi è li anu sinterizzati à 2450 °C, ottenendu ceramiche RSiC cù una densità apparente di 2,53 g/cm³ è una resistenza à a flessione di 55,4 MPa.

 

RSiC 的 SEM 断裂表面

A superficia di frattura SEM di RSiC

 

In paragone cù u SiC densu, l'RSiC hà una densità più bassa (circa 2,5 g/cm³) è circa u 20% di porosità aperta, ciò chì limita e so prestazioni in applicazioni ad alta resistenza. Dunque, u miglioramentu di a densità è di e proprietà meccaniche di l'RSiC hè diventatu un focus chjave di a ricerca. Sung et al. anu prupostu di infiltrà u siliciu fusu in cumpatti misti di carbone/β-SiC è di ricristallizà à 2200°C, custruendu cù successu una struttura di rete cumposta da grani grossi di α-SiC. L'RSiC risultante hà ottenutu una densità di 2,7 g/cm³ è una resistenza à a flessione di 134 MPa, mantenendu una eccellente stabilità meccanica à alte temperature.

 

Per migliurà ulteriormente a densità, Guo et al. anu utilizatu a tecnulugia di infiltrazione è pirolisi di polimeri (PIP) per trattamenti multipli di RSiC. Usendu suluzioni PCS/xilene è sospensioni SiC/PCS/xilene cum'è infiltranti, dopu à 3-6 cicli PIP, a densità di RSiC hè stata significativamente migliorata (finu à 2,90 g/cm³), inseme cù a so resistenza à a flessione. Inoltre, anu prupostu una strategia ciclica chì combina PIP è ricristallizazione: pirolisi à 1400°C seguita da ricristallizazione à 2400°C, eliminendu efficacemente i blocchi di particelle è riducendu a porosità. U materiale RSiC finale hà ottenutu una densità di 2,99 g/cm³ è una resistenza à a flessione di 162,3 MPa, dimustrendu prestazioni cumplete eccezziunali.

 

经过聚合物浸渍和热解 (PIP)-重结晶循环的抛光 RSIC PIP-重结晶循环后 (B) 和第三次循环后 (C)

Imagine SEM di l'evoluzione di a microstruttura di RSiC lucidatu dopu à l'impregnazione di polimeri è i cicli di pirolisi (PIP)-ricristallizazione: RSiC iniziale (A), dopu à u primu ciclu di PIP-ricristallizazione (B), è dopu à u terzu ciclu (C)

 

II. Sinterizazione senza pressione

 

E ceramiche di carburo di siliciu (SiC) sinterizzate senza pressione sò tipicamente preparate aduprendu polvere di SiC ultrafine di alta purezza cum'è materia prima, cù piccule quantità di aiuti di sinterizzazione aghjunte, è sinterizzate in una atmosfera inerte o in u vacuum à 1800-2150 ° C. Stu metudu hè adattatu per a pruduzzione di cumpunenti ceramici di grande dimensione è di struttura cumplessa. Tuttavia, postu chì u SiC hè principalmente ligatu covalentemente, u so coefficientu di autodiffusione hè estremamente bassu, rendendu difficiule a densificazione senza aiuti di sinterizzazione.

 

Basatu annantu à u mecanismu di sinterizazione, a sinterizazione senza pressione pò esse divisa in duie categurie: sinterizazione in fase liquida senza pressione (PLS-SiC) è sinterizazione in statu solidu senza pressione (PSS-SiC).

 

1.1 PLS-SiC (Sinterizazione in Fase Liquida)

 

U PLS-SiC hè tipicamente sinterizatu sottu à 2000 °C aghjunghjendu circa u 10% in pesu di aiuti di sinterizazione eutettici (cum'è Al₂O₃, CaO, MgO, TiO₂, è ossidi di terre rare RE₂O₃) per furmà una fase liquida, prumove u riarrangiamentu di e particelle è u trasferimentu di massa per ottene a densificazione. Stu prucessu hè adattatu per a ceramica SiC di qualità industriale, ma ùn ci sò stati rapporti di SiC di alta purezza ottenutu per mezu di a sinterizazione in fase liquida.

 

1.2 PSS-SiC (Sinterizazione à Statu Solidu)

 

U PSS-SiC implica a densificazione à statu solidu à temperature superiori à 2000 °C cù circa 1% in pesu di additivi. Stu prucessu si basa principalmente nantu à a diffusione atomica è u riarrangiamentu di i grani guidati da alte temperature per riduce l'energia superficiale è ottene a densificazione. U sistema BC (boru-carboniu) hè una cumbinazione cumuna di additivi, chì pò riduce l'energia di u cunfine di i grani è rimuovere SiO₂ da a superficia di SiC. Tuttavia, l'additivi BC tradiziunali introducenu spessu impurità residuali, riducendu a purità di SiC.

 

Cuntrullendu u cuntenutu di additivi (B 0,4% in pesu, C 1,8%) in pesu è sinterizendu à 2150°C per 0,5 ore, sò state ottenute ceramiche di SiC di alta purezza cù una purezza di 99,6% in pesu è una densità relativa di 98,4%. A microstruttura hà mostratu grani colonnari (alcuni chì superanu i 450 µm di lunghezza), cù pori minori à i limiti di i grani è particelle di grafite in l'internu di i grani. A ceramica hà mostratu una resistenza à a flessione di 443 ± 27 MPa, un modulu elasticu di 420 ± 1 GPa è un coefficientu di dilatazione termica di 3,84 × 10⁻⁶ K⁻¹ in l'intervallu da a temperatura ambiente à 600°C, dimustrendu eccellenti prestazioni generali.

 

PSS-SiC的微观结构:(A)抛光和NaOH腐蚀后的SEM图像;(BD)抛光和蚀刻后的BSD图像

Microstruttura di PSS-SiC: (A) imagine SEM dopu a lucidatura è l'incisione di NaOH; (BD) imagine BSD dopu a lucidatura è l'incisione

 

III. Sinterizazione à pressatura calda

 

A sinterizzazione à pressatura à caldu (HP) hè una tecnica di densificazione chì applica simultaneamente calore è pressione uniassiale à i materiali in polvere in cundizioni di alta temperatura è alta pressione. L'alta pressione inibisce significativamente a furmazione di pori è limita a crescita di i grani, mentre chì l'alta temperatura prumove a fusione di i grani è a furmazione di strutture dense, producendu infine ceramiche di SiC di alta densità è alta purezza. A causa di a natura direzionale di a pressatura, stu prucessu tende à induce l'anisotropia di i grani, affettendu e proprietà meccaniche è di usura.

 

E ceramiche di SiC pure sò difficiuli da densificà senza additivi, ciò chì richiede una sinterizzazione à pressione ultra-alta. Nadeau et al. anu preparatu cù successu SiC cumpletamente densu senza additivi à 2500 °C è 5000 MPa; Sun et al. anu ottenutu materiali β-SiC in massa cù una durezza Vickers finu à 41,5 GPa à 25 GPa è 1400 °C. Usendu una pressione di 4 GPa, sò state preparate ceramiche di SiC cù densità relative di circa 98% è 99%, durezza di 35 GPa è modulu elasticu di 450 GPa à 1500 °C è 1900 °C, rispettivamente. A sinterizzazione di polvere di SiC di dimensioni micron à 5 GPa è 1500 °C hà pruduttu ceramiche cù una durezza di 31,3 GPa è una densità relativa di 98,4%.

 

Ancu s'è sti risultati dimustranu chì a pressione ultra alta pò ottene una densificazione senza additivi, a cumplessità è l'altu costu di l'attrezzatura necessaria limitanu l'applicazioni industriali. Dunque, in a preparazione pratica, l'additivi in traccia o a granulazione di polvere sò spessu aduprati per migliurà a forza motrice di sinterizzazione.

 

Aghjunghjendu 4% in pesu di resina fenolica cum'è additivu è sinterizendu à 2350 °C è 50 MPa, sò state ottenute ceramiche di SiC cù un tassu di densificazione di 92% è una purezza di 99,998%. Usendu basse quantità di additivi (acidu boricu è D-fruttosiu) è sinterizendu à 2050 °C è 40 MPa, hè statu preparatu SiC di alta purezza cù una densità relativa > 99,5% è un cuntenutu residuale di B di solu 556 ppm. L'imaghjini SEM anu dimustratu chì, paragunatu à i campioni sinterizzati senza pressione, i campioni pressati à caldu avianu grani più chjuchi, menu pori è una densità più alta. A resistenza à a flessione era di 453,7 ± 44,9 MPa, è u modulu elasticu hà righjuntu 444,3 ± 1,1 GPa.

 

Allunghjendu u tempu di mantenimentu à 1900 °C, a dimensione di i grani hè aumentata da 1,5 μm à 1,8 μm, è a cunduttività termica hè migliorata da 155 à 167 W · m⁻¹ · K⁻¹, mentre chì si migliora ancu a resistenza à a corrosione di u plasma.

 

In cundizioni di 1850°C è 30 MPa, a pressatura à caldu è a pressatura à caldu rapida di polvere di SiC granulata è ricotta anu pruduttu ceramica β-SiC cumpletamente densa senza alcun additivu, cù una densità di 3,2 g/cm³ è una temperatura di sinterizzazione 150-200°C inferiore à i prucessi tradiziunali. A ceramica hà mostratu una durezza di 2729 GPa, una tenacità à a frattura di 5,25-5,30 MPa·m^1/2, è una eccellente resistenza à u creep (velocità di creep di 9,9 × 10⁻¹⁰ s⁻¹ è 3,8 × 10⁻⁹ s⁻¹ à 1400°C/1450°C è 100 MPa).

 

(A)抛光表面的SEM图像;(B)断口的SEM图像;(C,D)抛光表面的BSD图像

(A) Imagine SEM di a superficia lucidata; (B) Imagine SEM di a superficia di frattura; (C, D) Imagine BSD di a superficia lucidata

 

In a ricerca di stampa 3D per a ceramica piezoelettrica, a pasta ceramica, cum'è fattore principale chì influenza a furmazione è e prestazioni, hè diventata un puntu focale chjave à livellu naziunale è internaziunale. Studi attuali indicanu generalmente chì parametri cum'è a dimensione di e particelle di polvere, a viscosità di a pasta è u cuntenutu di solidi influenzanu significativamente a qualità di furmazione è e proprietà piezoelettriche di u pruduttu finale.

 

A ricerca hà scupertu chì e pastiglie ceramiche preparate cù polveri di titanatu di bariu di dimensioni micron, submicron è nanometriche mostranu differenze significative in i prucessi di stereolitografia (per esempiu, LCD-SLA). À misura chì a dimensione di e particelle diminuisce, a viscosità di a pastiglia aumenta marcatamente, cù e polveri di dimensioni nanometriche chì producenu pastiglie cù viscosità chì righjunghjenu miliardi di mPa·s. E pastiglie cù polveri di dimensioni micron sò propensi à a delaminazione è à u sfaldamentu durante a stampa, mentre chì e polveri submicron è nanometriche mostranu un cumpurtamentu di furmazione più stabile. Dopu a sinterizazione à alta temperatura, i campioni ceramici risultanti anu ottenutu una densità di 5,44 g/cm³, un coefficiente piezoelettricu (d₃₃) di circa 200 pC/N, è bassi fattori di perdita, mustrendu eccellenti proprietà di risposta elettromeccanica.

 

Inoltre, in i prucessi di micro-stereolitografia, l'aghjustamentu di u cuntenutu solidu di e pastiglie di tipu PZT (per esempiu, 75% in pesu) hà pruduttu corpi sinterizzati cù una densità di 7,35 g/cm³, ottenendu una costante piezoelettrica finu à 600 pC/N sottu campi elettrichi di polarizazione. A ricerca nantu à a compensazione di a deformazione à microscala hà migliuratu significativamente a precisione di a furmazione, aumentendu a precisione geometrica finu à l'80%.

 

Un altru studiu nantu à e ceramiche piezoelettriche PMN-PT hà revelatu chì u cuntenutu solidu influenza criticamente a struttura ceramica è e proprietà elettriche. À 80% in pesu di cuntenutu solidu, i sottoprodotti sò apparsi facilmente in a ceramica; quandu u cuntenutu solidu hè aumentatu à 82% in pesu è più, i sottoprodotti sò spariti gradualmente, è a struttura ceramica hè diventata più pura, cù prestazioni significativamente migliorate. À 82% in pesu, a ceramica hà mostratu proprietà elettriche ottimali: una costante piezoelettrica di 730 pC/N, una permittività relativa di 7226 è una perdita dielettrica di solu 0,07.

 

In riassuntu, a dimensione di e particelle, u cuntenutu solidu è e proprietà reologiche di e pastiglie ceramiche ùn solu influenzanu a stabilità è a precisione di u prucessu di stampa, ma determinanu ancu direttamente a densità è a risposta piezoelettrica di i corpi sinterizzati, ciò chì li rende parametri chjave per ottene ceramiche piezoelettriche stampate in 3D ad alte prestazioni.

 

LCD-SLA 3D打印BTUV样品的主要流程

U prucessu principale di stampa 3D LCD-SLA di campioni BT/UV

 

不同固含量的PMN-PT陶瓷的性能

E proprietà di e ceramiche PMN-PT cù diversi cuntenuti solidi

 

IV. Sinterizazione à plasma à scintilla

 

A sinterizazione à plasma scintilla (SPS) hè una tecnulugia avanzata di sinterizazione chì utilizza a corrente pulsata è a pressione meccanica applicate simultaneamente à e polveri per ottene una rapida densificazione. In questu prucessu, a corrente riscalda direttamente u stampu è a polvere, generendu calore Joule è plasma, chì permette una sinterizazione efficiente in pocu tempu (tipicamente in 10 minuti). U riscaldamentu rapidu prumove a diffusione superficiale, mentre chì a scarica scintilla aiuta à rimuovere i gas adsorbiti è i strati d'ossidu da e superfici di a polvere, migliurendu e prestazioni di sinterizazione. L'effettu di elettromigrazione induttu da i campi elettromagnetichi migliora ancu a diffusione atomica.

 

In paragone à a pressatura à caldu tradiziunale, l'SPS impiega un riscaldamentu più direttu, chì permette a densificazione à temperature più basse mentre inibisce efficacemente a crescita di i grani per ottene microstrutture fini è uniformi. Per esempiu:

 

  • Senza additivi, aduprendu polvere di SiC macinata cum'è materia prima, a sinterizzazione à 2100 °C è 70 MPa per 30 minuti hà datu campioni cù una densità relativa di 98%.
  • A sinterizazione à 1700 °C è 40 MPa per 10 minuti hà pruduttu SiC cubicu cù una densità di 98% è dimensioni di grani di solu 30-50 nm.
  • L'usu di polvere di SiC granulare di 80 µm è a sinterizzazione à 1860 °C è 50 MPa per 5 minuti hà risultatu in ceramica di SiC ad alte prestazioni cù una densità relativa di 98,5%, microdurezza Vickers di 28,5 GPa, resistenza à a flessione di 395 MPa è tenacità à a frattura di 4,5 MPa·m^1/2.

 

L'analisi microstrutturale hà dimustratu chì quandu a temperatura di sinterizazione aumentava da 1600 °C à 1860 °C, a porosità di u materiale diminuia significativamente, avvicinendu si à a piena densità à alte temperature.

 

在不同温度下烧结的 SiC 陶瓷的微观结构:(A)1600°C、(B)1700°C、(C(C)1790°C)D(1790°C)

A microstruttura di a ceramica SiC sinterizzata à diverse temperature: (A) 1600°C, (B) 1700°C, (C) 1790°C è (D) 1860°C

 

V. Fabbricazione Additiva

 

A fabricazione additiva (AM) hà recentemente dimustratu un putenziale tremendu in a fabricazione di cumpunenti ceramici cumplessi per via di u so prucessu di custruzzione stratu per stratu. Per a ceramica SiC, sò state sviluppate parechje tecnulugie AM, cumprese u getto di legante (BJ), 3DP, a sinterizzazione laser selettiva (SLS), a scrittura diretta à inchiostru (DIW) è a stereolitografia (SL, DLP). Tuttavia, 3DP è DIW anu una precisione più bassa, mentre SLS tende à induce stress termicu è crepe. In cuntrastu, BJ è SL offrenu maggiori vantaghji in a pruduzzione di ceramica cumplessa di alta purezza è alta precisione.

 

  1. Gettu di legante (BJ)

 

A tecnulugia BJ implica a spruzzatura stratu per stratu di legante per ligà a polvere, seguita da a deceratura è a sinterizzazione per ottene u pruduttu ceramicu finale. Cumbinendu BJ cù l'infiltrazione chimica di vapore (CVI), sò state preparate cù successu ceramiche di SiC cumpletamente cristalline di alta purezza. U prucessu include:

 

① Furmà corpi verdi di ceramica SiC cù BJ.
② Densificazione via CVI à 1000 °C è 200 Torr.
③ A ceramica SiC finale avia una densità di 2,95 g/cm³, una cunduttività termica di 37 W/m·K è una resistenza à a flessione di 297 MPa.

 

粘合剂喷射 (BJ) 打印示意图。(A) 计算机辅助设计 (CAD) 模型,(B) BJ 原理示怏原理示意(C)打印 SiC,(D) 通过化学气相渗透 (CVI) 实现 SiC 致密化

Schema di stampa à gettu d'adesivu (BJ). (A) Modellu di cuncepimentu assistitu da urdinatore (CAD), (B) schema di u principiu BJ, (C) stampa di SiC per BJ, (D) densificazione di SiC per infiltrazione chimica di vapore (CVI)

 

  1. Stereolitografia (SL)

 

SL hè una tecnulugia di furmazione ceramica basata nantu à a polimerizazione UV cù una precisione estremamente alta è capacità di fabricazione di strutture cumplesse. Stu metudu usa sospensioni ceramiche fotosensibili cù un altu cuntenutu di solidi è una bassa viscosità per furmà corpi ceramici verdi 3D per mezu di fotopolimerizazione, seguita da deceratura è sinterizzazione à alta temperatura per ottene u pruduttu finale.

 

Utilizendu una sospensione di SiC à 35% in vul., sò stati preparati corpi verdi 3D di alta qualità sottu irradiazione UV à 405 nm è ulteriormente densificati via burnout di polimeri à 800°C è trattamentu PIP. I risultati anu dimustratu chì i campioni preparati cù una sospensione à 35% in vul. anu ottenutu una densità relativa di 84,8%, superendu i gruppi di cuntrollu à 30% è 40%.

 

Introducendu SiO₂ lipofilu è resina epossidica fenolica (PEA) per mudificà a sospensione, e prestazioni di fotopolimerizazione sò state effettivamente migliorate. Dopu a sinterizzazione à 1600°C per 4 ore, hè stata ottenuta una cunversione quasi cumpleta in SiC, cù un cuntenutu finale di ossigenu di solu 0,12%, chì permette a fabricazione in un solu passu di ceramiche SiC di alta purezza è struttura cumplessa senza passi di pre-ossidazione o pre-infiltrazione.

 

打印结构及其烧结的示意图。样品在(A)25°C 下干燥、(B)1000°C 下热(160°C(C)下烧结后的外观

Illustrazione di a struttura di stampa è di u so prucessu di sinterizazione. L'aspettu di u campione dopu l'asciugatura à (A) 25 °C, a pirolisi à (B) 1000 °C è a sinterizazione à (C) 1600 °C.

 

Cuncependu sospensioni ceramiche fotosensibili di Si₃N₄ per a stampa 3D stereolitografica è utilizendu prucessi di deceraggio-presinterizzazione è invecchiamento à alta temperatura, sò state preparate ceramiche di Si₃N₄ cù una densità teorica di 93,3%, una resistenza à a trazione di 279,8 MPa è una resistenza à a flessione di 308,5-333,2 MPa. Studi anu trovu chì in cundizioni di 45% di cuntenutu solidu in volume è un tempu di esposizione di 10 s, si pudianu ottene corpi verdi à un solu stratu cù una precisione di polimerizzazione di livellu IT77. Un prucessu di deceraggio à bassa temperatura cù una velocità di riscaldamentu di 0,1 °C/min hà aiutatu à pruduce corpi verdi senza crepe.

 

A sinterizazione hè una tappa chjave chì affetta e prestazioni finali in stereolitografia. A ricerca mostra chì l'aghjunta di aiuti di sinterizazione pò migliurà efficacemente a densità ceramica è e proprietà meccaniche. Usendu CeO₂ cum'è ausiliariu di sinterizazione è a tecnulugia di sinterizazione assistita da campu elettricu per preparà ceramiche Si₃N₄ ad alta densità, hè statu trovu chì CeO₂ si segrega à i limiti di i grani, prumove u scorrimentu è a densificazione di i limiti di i grani. A ceramica risultante hà mostratu una durezza Vickers di HV10/10 (1347,9 ± 2,4) è una tenacità à a frattura di (6,57 ± 0,07) MPa·m¹/². Cù MgO–Y₂O₃ cum'è additivi, l'omogeneità di a microstruttura ceramica hè stata migliorata, aumentendu significativamente e prestazioni. À un livellu tutale di doping di 8% in pesu, a resistenza à a flessione è a cunduttività termica anu righjuntu rispettivamente 915,54 MPa è 59,58 W·m⁻¹·K⁻¹.

 

VI. Cunclusione

 

In riassuntu, a ceramica di carburo di siliciu (SiC) di alta purezza, cum'è un materiale ceramicu d'ingegneria eccezziunale, hà dimustratu ampie prospettive d'applicazione in semiconduttori, aerospaziale è apparecchiature per cundizioni estreme. Questu articulu hà analizatu sistematicamente cinque percorsi di preparazione tipici per a ceramica SiC di alta purezza - sinterizzazione di ricristallizazione, sinterizzazione senza pressione, pressatura à caldu, sinterizzazione à plasma scintilla è fabricazione additiva - cù discussioni dettagliate nantu à i so meccanismi di densificazione, l'ottimisazione di i parametri chjave, e prestazioni di i materiali è i rispettivi vantaghji è limitazioni.

 

Hè evidente chì i sfarenti prucessi anu ognunu caratteristiche uniche in termini di ottenimentu di alta purezza, alta densità, strutture cumplesse è fattibilità industriale. A tecnulugia di fabricazione additiva, in particulare, hà dimustratu un forte putenziale in a fabricazione di cumpunenti di forma cumplessa è persunalizati, cù scoperte in sottocampi cum'è a stereolitografia è u getto di legante, ciò chì ne face una direzzione di sviluppu impurtante per a preparazione ceramica di SiC di alta purezza.

 

A ricerca futura nantu à a preparazione ceramica di SiC d'alta purezza hà bisognu di approfonde, prumove a transizione da applicazioni ingegneristiche à scala di laburatoriu à applicazioni ingegneristiche à grande scala è altamente affidabili, furnendu cusì un supportu materiale criticu per a fabricazione di apparecchiature di alta gamma è e tecnulugie di l'infurmazione di prossima generazione.

 

XKH hè una impresa high-tech specializata in a ricerca è a pruduzzione di materiali ceramici d'altu rendimentu. Hè dedicata à furnisce suluzioni persunalizate per i clienti in forma di ceramica di carburo di siliciu (SiC) d'alta purezza. A cumpagnia pussede tecnulugie avanzate di preparazione di materiali è capacità di trasfurmazione precise. A so attività abbraccia a ricerca, a pruduzzione, a trasfurmazione precisa è u trattamentu superficiale di ceramica SiC d'alta purezza, rispondendu à i requisiti rigorosi di i semiconduttori, di e nuove energie, di l'aerospaziale è di altri campi per i cumpunenti ceramici d'altu rendimentu. Sfruttendu i prucessi di sinterizzazione maturi è e tecnulugie di fabricazione additiva, pudemu offre à i clienti un serviziu unicu da l'ottimisazione di a formula di i materiali, a furmazione di strutture cumplesse à a trasfurmazione precisa, assicurendu chì i prudutti pussedenu eccellenti proprietà meccaniche, stabilità termica è resistenza à a corrosione.

 

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Data di publicazione: 30 di lugliu di u 2025