В чистой комнате полупроводникового завода чёрные пластины, сияющие металлическим блеском, подвергаются высокоточной обработке одна за другой; в камере сгорания космического двигателя специальный керамический компонент проходит обжиг при температуре 2000 ℃. За всем этим скрывается активный материал, называемый «промышленным чёрным драгоценным камнем» –Керамика из карбида кремния.
Этот сверхтвердый материал, уступающий по твердости только алмазу, незаметно переписывает правила высокотехнологичного производства. Он способен выдерживать сильное излучение ядерных реакторов, быстро передавать возрастающую электрическую энергию электромобилей и стать основным теплоотводящим материалом базовых станций 5G. Но за такими превосходными характеристиками скрывается неоспоримая проблема: как укротить этот «непослушный» материал?
Свойства материала определяют сложности обработки.
Сложность обработки карбида кремния сравнима с высеканием узоров на стекле. Его твердость в 3-5 раз выше, чем у обычной керамики. Использование обычных режущих инструментов подобно высеканию узоров на стальных пластинах мелом, что не только малоэффективно, но и легко приводит к растрескиванию обработанной поверхности. Еще сложнее то, что этот материал обладает выраженной хрупкостью, и малейшая ошибка может сломать его, как печенье, особенно для прецизионных деталей толщиной менее 1 миллиметра — процесс обработки можно описать как «танцы на стальной проволоке».
Прорывной путь современного производства
Столкнувшись с этими проблемами, инженеры разработали три основных «метода укрощения материалов»:
1. Технология формования – процесс горячего прессования, аналогичный изготовлению лунных пирожков, который позволяет порошку карбида кремния «послушно принимать форму» под воздействием высокой температуры и давления, что делает его особенно подходящим для производства стандартизированных промышленных режущих инструментов. Эта технология подобна наложению на материал штамповочных скоб, позволяющих придавать ему правильные геометрические формы при точном контроле температуры.
2. Метод жидкостной гравировки – с использованием технологии литья под давлением, суспензия материала впрыскивается в форму подобно шоколадному соусу, и благодаря точному контролю траектории потока формируются сложные полые структуры. Этот метод позволяет изготавливать сопла неправильной формы для спутниковых двигателей.
3. Технология порошковой реконструкции – использование технологии порошковой металлургии для восстановления микроструктуры материалов, подобно строительным блокам, для создания уплотнений ядерных реакторов, сочетающих прочность и точность. Этот процесс позволяет материалам претерпевать «трансформацию» на молекулярном уровне, обеспечивая целенаправленное улучшение характеристик.
Ключевые особенности прецизионной обработки
Для освоения этого материала необходимы не только передовое оборудование, но и соблюдение трех золотых правил: точное проектирование пресс-форм, тщательный контроль технологического процесса и строгая предварительная обработка материала. Компания Shandong Zhongpeng строго следует этим трем правилам в процессе производства, стремясь обеспечить как качество, так и количество продукции. Это требует не только увеличения объемов готовой продукции, но и строгого соответствия готовой продукции потребностям клиентов.
В настоящее время, благодаря применению новых технологий, таких как лазерная обработка и ультразвуковая резка, керамика из карбида кремния преодолевает последние технологические барьеры. Эти прорывы не только позволяют «черным драгоценным камням» действительно приблизиться к индустриализации, но и указывают на наступление нового витка материальной революции.
Для производственных компаний, стремящихся к технологическим прорывам, обработка карбида кремния представляет собой одновременно и вызов, и возможность. Выбор партнеров по обработке, обладающих богатым опытом и инновационными процессами, станет золотым ключом к открытию дверей в высокотехнологичное производство. Этот материал, когда-то считавшийся «узким местом в обработке», ждет новых героев, которые раскроют его главную тайну.
Дата публикации: 07.04.2025