1. Өнім құрылымдары және бірлескен дизайн
1.1 Құрамдас фазалардың ішкі қасиеттері
(Кремний нитриді және кремний карбиді композициялық керамика)
Кремний нитриді (Егер пеш N ₄ болса) және кремний карбиді (SiC) екеуі ковалентті байланысқан, оксидсіз фарфорлар жоғары температурада керемет тиімділігімен танымал, деструктивті, және механикалық қажет ететін параметрлер.
Кремний нитриді сынудың әсерлі беріктігін көрсетеді, термиялық соққыға төзімділік, және сынудың ауытқуы мен байланыстыру жүйелерін қамтамасыз ететін кеңейтілген β-Si алты N төрт түйіршіктерден тұратын бірегей микроқұрылымының арқасында сусымалы тұрақтылық..
Ол шамамен қаттылықты сақтайды 1400 ° C және салыстырмалы түрде төмен жылу кеңею коэффициентіне ие (~ 3.2 × 10 ⁻⁶/ Қ), температураны жылдам өзгерту кезінде термиялық кернеулерді азайту.
Басқа жақтан, кремний карбиді жоғары беріктікті пайдаланады, жылу өткізгіштік (шамамен 120– 150 В/(м · Қ )жалғыз кристалдар үшін), тотығуға төзімділік, және химиялық инерттілік, оны өрескел және радиациялық жылы диссипацияны қолдану үшін тамаша етеді.
Оның кең ауқымы (~ 3.3 4H-SiC үшін эВ) қосымша тамаша электр оқшаулау және радиациялық төзімділік береді, ядролық және жартылай өткізгіш контексте пайдалы.
Композитке қосылған кезде, бұл материалдар сәйкес әрекеттерді көрсетеді: Si three N four төзімділікті жақсартады және қарсылықты зақымдайды, ал SiC термиялық басқаруды және қолдануға төзімділікті арттырады.
Алынған будандастырылған керамика кез келген кезеңде қол жеткізу мүмкін емес тепе-теңдікке жетеді, экстремалды қызмет көрсету жағдайларына бейімделген жоғары өнімді құрылымдық өнімді жасау.
1.2 Құрама стиль және микроқұрылымдық инженерия
Si six N ₄ орналасуы– SiC қосылыстары кезеңдік айналымды нақты бақылауды талап етеді, дәннің морфологиясы, және бірлескен әсерлерді барынша арттыру үшін фазааралық байланыс.
Жалпы, SiC үлкен бөлшектерді қолдау ретінде енгізілген (субмикроннан бастап 1 мкм) Si төрт N ₄ матрицасында, функционалдық бағаланған немесе бөлінген архитектуралар арнайы қолданбалар үшін де табылғанымен.
Агломерация кезінде– әдетте газ қысымымен агломерациялау арқылы (ЖАЛПЫ Тәжірибелік дәрігер) немесе жылы итеру– SiC биттері β-Si екі N төрт түйіршіктерінің ядролану және даму кинетикасына әсер етеді, жіңішке және одан да тұрақты бағытталған микроқұрылымдарды жиі ілгерілету.
Бұл нақтылау механикалық біртектілікті жақсартады және ақау өлшемін азайтады, жақсырақ күш пен сенімділікті арттырады.
Екі кезең арасындағы интерфейстік үйлесімділік маңызды; екеуі де ұқсас кристаллографиялық тепе-теңдік пен жылулық даму мінез-құлқы бар ковалентті фарфорлар болғандықтан, олар лоттар бойынша ажыратуға қарсы тұратын жүйелі немесе жартылай когерентті шекараларды жасайды.
Итрия сияқты қоспалар (Y ₂ O ҮШ) және алюминий тотығы (Ал екі O ₃) SiC қауіпсіздігіне нұқсан келтірместен Si төрт N ₄ сұйық фазасының тығыздалуын жарнамалау үшін агломерациялық көмек ретінде пайдаланылады..
Дегенмен, тым көп қосымша кезеңдер жоғары температура тиімділігін нашарлатуы мүмкін, сондықтан жылтыратылған астық шекарасының фильмдерін азайту үшін композиция мен өңдеуді барынша арттыру керек.
2. Өңдеу техникасы және тығыздау қиындықтары
( Кремний нитриді және кремний карбиді композициялық керамика)
2.1 Ұнтақты дайындау жұмыстары және пішіндеу әдістері
Жоғары сортты Si Two N ₄– SiC композиттері ультра майда біртекті араластырудан басталады, ылғалды дөңгелек фрезерлеуді қолданатын жоғары таза ұнтақтар, тозуды фрезерлеу, немесе органикалық немесе сұйық ортадағы ультрадыбыстық дисперсия.
Біркелкі дисперсияға қол жеткізу SiC кластерін болдырмау үшін маңызды, мазасыздану концентраторлары ретінде жұмыс істей алады және сыну күшін төмендетеді.
Байланыстырғыштар мен дисперсенттер сырғанау сияқты стратегияларды қалыптастыру үшін суспензияларды қолдауға үлес қосады., таспаны тарату, немесе қалыптау, қажетті элемент геометриясына байланысты.
Жасыл денелер содан кейін мұқият кептіріледі және агломерация алдында органикалық заттарды кетіреді, Бөлінуді немесе деформацияны болдырмау үшін реттелетін үй жылыту жылдамдығын қажет ететін процесс.
Желіге жақын өндіріске арналған, байланыстырғыш ағыны немесе стереолитография сияқты аддитивті әдістер пайда болуда, дәстүрлі керамикалық өңдеу кезінде бұрын қол жетпейтін күрделі геометрияларды жасауға мүмкіндік береді.
Бұл әдістер ең жоғары реологиясы және экологиялық таза беріктігі бар теңшелген шикізатты қажет етеді, жиі композиттік ұнтақтармен оралған полимерден жасалған фарфор немесе фотосезімтал материалдар.
2.2 Агломерациялық құрылғылар және кезең қауіпсіздігі
Six N FOUR тығыздауы– SiC композиттері қатты коваленттік байланысқа және пайдалы температура деңгейінде азот пен көміртектің минималды өздігінен диффузиясына байланысты қиын..
Сирек жер немесе сілтілі планета оксидтерін пайдаланып сұйық фазалық агломерация (мысалы, Y ЕКІ АЛТЫ, MgO) эвтектикалық температура деңгейін төмендетеді және өтпелі силикатты ерітумен массаның тасымалдануын күшейтеді.
Газ қысымында (әдетте 1– 10 МПа N ₂), бұл балқыма қайта реттеуді жеңілдетеді, ерітінді – тұндыру, және Si four N FOUR ыдырауын азайту кезінде соңғы тығыздау.
SiC болуы сұйық фазаның тұтқырлығы мен ылғалдануына әсер етеді, дәннің өсу анизотропиясын және соңғы көрінісін өзгертуі мүмкін.
Агломерациядан кейінгі жылы өңдеулер дән шекараларында қайталанатын аморфты фазалардың пішінін алуға байланысты болуы мүмкін., жоғары температураның механикалық қасиеттерін және тотығуға төзімділігін арттыру.
Рентген сәулелерінің дифракциясы (XRD) және сканерлеуші электронды микроскоп (ҚАЙСЫ) кезең тазалығын тексеру үшін тұрақты түрде пайдаланылады, қалаусыз екінші кезеңдердің болмауы (мысалы, Si екі N ЕКІ О), және біркелкі микроқұрылым.
3. Лоттар бойынша механикалық және термиялық тиімділік
3.1 Төзімділік, Күш, және сарқылуға қарсылық
Егер пеш N ₄– SiC композиттері монолитті фарфорларға қарағанда жоғары механикалық өнімділікті көрсетеді, асатын иілу беріктігімен 800 МПа және сынуға төзімділік мәндері 7-ге дейін жетеді– 9 МПа · м 1ST/ ².
SiC фрагменттерінің күшейтетін нәтижесі дұрыс орналаспау қозғалысына және сынықтардың таралуына кедергі келтіреді, ал ұзартылған Si екі N төрт түйіршіктер суырып алу және байланыстыру құрылғылары арқылы нығайтуды қамтамасыз ету үшін қалады.
Бұл қос қатайту тәсілі материалды соққыға өте төзімді етеді, термиялық велосипедпен жүру, және механикалық шаршау– аэроғарыштық және энергетикалық жүйелердегі айналмалы элементтер мен құрылымдық компоненттер үшін өте маңызды.
Жылжымалы қарсылық шамамен керемет болып қалады 1300 ° C, коваленттік желінің тұрақтылығына және аморфты фазалар төмендеген кезде астық шекарасының сырғуының төмендеуіне байланысты..
Қаттылық мәндері әдетте келесіден өзгереді 16 дейін 19 GPa, құм толтырылған айналымдар немесе сырғанау шақырулары сияқты абразивті орталарда тамаша тозуға және ыдырауға төзімділікті қамтамасыз ету.
3.2 Жылулық басқару және қоршаған ортаға төзімділік
SiC қосу композиттің жылу өткізгіштігін айтарлықтай арттырады, жиі таза Si алты N FOUR екі есе (ол 15-тен басталады– 30 В/(м · Қ) )40-қа дейін– 60 В/(м · Қ) SiC веб-мазмұнына және микроқұрылымына байланысты.
Бұл жоғарылатылған жылу беру мүмкіндігі қарқынды локализацияланған жылыту үшін анықталған бөліктердегі жылуды әлдеқайда сенімді басқаруға мүмкіндік береді., жану қаптамалары немесе плазмамен қапталған компоненттер сияқты.
Композит тік жылу градиенттерінде өлшемді қауіпсіздікті сақтайды, сәйкес термиялық даму және жоғары термиялық соққы параметрі нәтижесінде шашырау мен сынуға қарсы тұру (R-мәні).
Тотығуға төзімділік қосымша маңызды артықшылық болып табылады; SiC қорғаныс кремний түзеді (SiO ₂) жоғары температурада оттегінің әсерінен қабат, бұл одан да тығыздалады және бетінің ауданы мәселелерін қамтамасыз етеді.
Бұл пассивті қабат SiC және Si Three N ₄ екеуін де қорғайды (ол қосымша SiO ₂ және N ₂ дейін тотығады), ауада ұзақ мерзімді төзімділікті қамтамасыз ету, ауыр бу, немесе жанып тұрған атмосфера.
4. Қолданбалар және болашақ техникалық траекториялар
4.1 Аэроғарыш, Энергия, және өнеркәсіптік жүйелер
Si Two N FOUR– SiC қосылыстары келесі буын газ генераторларында біртіндеп қолданылады, мұнда олар жоғары жұмыс температурасына мүмкіндік береді, отынның тиімділігін арттырды, және салқындату талаптарын азайту.
Жел турбинасы қалақтары сияқты элементтер, жанғыш қаптамалар, және саптаманың бағыттаушы қалақтары өнімнің термиялық велосипедпен жүруге және механикалық жүктемелерге айтарлықтай нашарлаусыз төтеп беру қабілетінен алады..
Атом электр станцияларында, әсіресе жоғары температуралы газбен салқындатылатын реакторлар (HTGRs), бұл композиттер нейтрондық сәулеленуге төзімділігі мен бөліну элементтерін ұстап тұру қабілетіне байланысты газ жабыны немесе архитектуралық тіректер ретінде әрекет етеді.
Өнеркәсіптік қондырғыларда, олар сұйытылған болатты өңдеуде қолданылады, пеш жиһазы, және тозуға төзімді саптамалар мен подшипниктер, онда стандартты металдар тым тез арада жетіспейді.
Олардың жеңіл табиғаты (қалыңдығы ~ 3.2 г/см БЕС) Сондай-ақ оларды аэроғарыштық қозғалтқыштар мен аэротермиялық жылытуға ұшырайтын гипер дыбыстық автомобиль компоненттері үшін тартымды етеді..
4.2 Жетілдірілген өндіріс және көп функциялы интеграция
Дамып келе жатқан зерттеу функционалдық рейтингі Si six N FOUR әзірлеуге шоғырланған– SiC шеңберлері, мұнда жылуды жақсарту үшін құрылым кеңістікте ерекшеленеді, механикалық, немесе бір элементте электр-магниттік тұрғын үй қасиеттері.
Кроссбред жүйелері, соның ішінде CMC (керамикалық матрицалық композит) талшықты арматурасы бар архитектуралар (мысалы, SiC_f/ SiC– Si Five N ₄) зақымға төзімділік пен деформацияға төзімділік шекараларын басыңыз.
Бұл қосылыстардың қосымша өндірісі топология бойынша оңтайландырылған жылу алмастырғыштарға мүмкіндік береді, микрореакторлар, және механикалық өңдеу арқылы қол жеткізу мүмкін емес ішкі торлы құрылымдары бар регенеративті ауаны баптау арналары.
Сонымен қатар, олардың іргелі диэлектрлік ғимараттары мен жылу қауіпсіздігі оларды жоғары жылдамдықты платформалардағы радиолокациялық мөлдір радомдар мен антенналық үй терезелеріне үміткер етеді..
Төтенше термомеханикалық жүктемелер кезінде сенімді түрде орындалатын өнімдерге қажеттілік өскен сайын, Егер пеш N ₄ болса– SiC қосылыстары керамикалық инженериядағы маңызды жетістіктерді білдіреді, тиімділікті функционалдықпен біріктіру, тұрақты платформа.
Қорытындысында, кремний нитриді– кремний карбидті композиттік керамика дизайн бойынша материалдардың күшін көрсетеді, төзімділігін пайдалану 2 ең ауыр функционалды атмосферада өсу қабілеті бар гибридті жүйені шығаруға арналған инновациялық фарфорлар.
Олардың үздіксіз ілгерілеуі, әрине, уақытынан бұрын негізгі функцияны орындайды таза қуат, аэроғарыш, және 21 ғасырдағы коммерциялық заманауи технологиялар.
5. Сатушы
TRUNNANO - сфералық вольфрам ұнтағының жеткізушісі 12 нано-құрылыс энергиясын үнемдеу және нанотехнологияларды дамытудағы көп жылдық тәжірибе. Несие картасы арқылы төлемді қабылдайды, Т/Т, West Union және Paypal. Trunnano тауарларды FedEx арқылы шетелдегі тұтынушыларға жеткізеді, DHL, әуе арқылы, немесе теңіз арқылы. Сфералық вольфрам ұнтағы туралы көбірек білгіңіз келсе, бізбен байланысып, сұрау жіберіңіз.
Тегтер: Кремний нитриді және кремний карбиді композициялық керамика, Si3N4 және SiC, жетілдірілген керамика
Барлық мақалалар мен суреттер Интернеттен алынған. Авторлық құқық мәселелері болса, жою үшін уақытында бізге хабарласыңыз.
Бізден сұраңыз