Кремний карбиді (SiC) керамикасыкеремет беріктігімен, ыстыққа төзімділігімен және беріктігімен танымал. Бұл қасиеттер оларды аэроғарыштық қозғалтқыштар немесе өнеркәсіптік жабдықтар сияқты қиын орталарда қолдануға өте ыңғайлы етеді. Бірақ бұл озық материалдар қалай жасалады? Процесті кезең-кезеңімен талдап көрейік.
1. Шикізатты дайындау
Барлығы жоғары тазалықтағы кремний карбиді ұнтағынан басталады. Мұны керамикалық «торт» пісіруге арналған «ұн» деп елестетіңіз. Соңғы материалдың қасиеттерін жақсарту үшін аз мөлшерде қоспалар, мысалы, алюминий оксиді немесе бор қосылыстары араластырылады. Бұл қоспалар кейінгі кезеңдерде желім сияқты әрекет етеді, бұл бөлшектердің тиімдірек байланысуына көмектеседі.
2. Керамиканы пішіндеу
Содан кейін ұнтақ қалыптауға болатын пішінге айналады. Екі кең таралған әдіс қолданылады:
Басу: Ұнтақ қарды қар добына айналдыруға ұқсас жоғары қысымды пайдаланып белгілі бір пішінге сығымдалады.
Инъекциялық қалыптау: Ұнтақ қамыр тәрізді қоспа жасау үшін уақытша байланыстырғышпен (балауыз сияқты) араластырылады, ол күрделі пішіндер үшін қалыптарға енгізіледі.
Бұл кезеңде материал әлі де нәзік – құрғақ құм мүсіні сияқты – және берік болу үшін «пісіру» қажет.
3. Пісіру процесі
Сиқыр осы жерде болады. Пішінделген керамика арнайы пеште өте жоғары температурада (көбінесе 1800°C-тан жоғары) қыздырылады. Күйдіру кезінде екі маңызды нәрсе болады:
Бөлшектердің байланысы: Кремний карбидінің түйіршіктері бір-біріне жақындап, саңылауларды жояды және берік құрылым түзеді.
Қоспалардың әсері: Қосылған қосылыстар аздап ериді, бұл бөлшектер арасында «көпір» түзіп, беріктікті арттырады.
Пештің ішіндегі орта мұқият бақыланады, кейде қажетсіз реакциялардың алдын алу үшін инертті газдармен толтырылады.
4. Соңғы штрихтар
Күйдіргеннен кейін керамика оның жұмысын жақсарту үшін қосымша өңдеуден өтуі мүмкін:
Жылтырату: Тегіс беттерді қажет ететін қолданбалар үшін (мысалы, тығыздағыштар немесе мойынтіректер).
Қаптау: Тозуға төзімділікті арттыру үшін жұқа қорғаныс қабатын (кремний нитриді сияқты) қосуға болады.
Өңдеу: Соңғы өлшемдерге жету үшін дәл кесу немесе бұрғылау.
Неліктен бұл процесс маңызды
Кремний карбидінің беріктігінің құпиясы оның атомдарының күйдіру кезінде қалай байланысатынында жатыр. Жоғары температуралы процесс ыстыққа, коррозияға және физикалық кернеуге төзімді берік кремний-көміртекті байланыстар желісін жасайды. Қоспалар мен дәл температураны бақылау соңғы өнімнің тек қатты ғана емес, сонымен қатар жарылуға төтеп беретіндей берік болуын қамтамасыз етеді.
Жалпы көрініс
Заманауи турбиналардан бастап ластануды бақылау жүйелеріне дейін кремний карбиді керамикасы заманауи технологияларда маңызды рөл атқарады. Өндіріс процесі күрделі болғанымен, ғылым мен техниканың мұқият тепе-теңдігі қарапайым ұнтақты ең қатал жағдайларға төтеп бере алатын материалға айналдырады.
Зерттеулер дамыған сайын, керамиканы 3D басып шығару сияқты жаңа әдістер пайда болып, бұл ерекше материалды одан да инновациялық қолдануды уәде етеді.
Жарияланған уақыты: 19 наурыз 2025 ж.