Gốm silicon carbide (SiC) có độ tinh khiết cao đã nổi lên như vật liệu lý tưởng cho các linh kiện quan trọng trong ngành công nghiệp bán dẫn, hàng không vũ trụ và hóa chất nhờ độ dẫn nhiệt, độ ổn định hóa học và độ bền cơ học vượt trội. Với nhu cầu ngày càng tăng về các thiết bị gốm hiệu suất cao, ít ô nhiễm, việc phát triển các công nghệ chế tạo gốm SiC có độ tinh khiết cao hiệu quả và có khả năng mở rộng đã trở thành trọng tâm nghiên cứu toàn cầu. Bài báo này tổng quan một cách có hệ thống các phương pháp chế tạo gốm SiC có độ tinh khiết cao hiện nay, bao gồm thiêu kết tái kết tinh, thiêu kết không áp suất (PS), ép nóng (HP), thiêu kết plasma xung điện (SPS) và sản xuất bồi đắp (AM), tập trung thảo luận về cơ chế thiêu kết, các thông số chính, tính chất vật liệu và những thách thức hiện tại của từng quy trình.
Ứng dụng của gốm SiC trong lĩnh vực quân sự và kỹ thuật
Hiện nay, các linh kiện gốm SiC có độ tinh khiết cao được sử dụng rộng rãi trong thiết bị sản xuất wafer silicon, tham gia vào các quy trình cốt lõi như oxy hóa, in thạch bản, khắc và cấy ion. Với sự tiến bộ của công nghệ wafer, việc tăng kích thước wafer đã trở thành một xu hướng đáng kể. Kích thước wafer phổ biến hiện nay là 300 mm, đạt được sự cân bằng tốt giữa chi phí và năng lực sản xuất. Tuy nhiên, theo Định luật Moore, việc sản xuất hàng loạt các wafer 450 mm đã nằm trong chương trình nghị sự. Các wafer lớn hơn thường yêu cầu độ bền cấu trúc cao hơn để chống cong vênh và biến dạng, thúc đẩy nhu cầu ngày càng tăng đối với các linh kiện gốm SiC có độ tinh khiết cao, độ bền cao và kích thước lớn. Trong những năm gần đây, sản xuất bồi đắp (in 3D), với tư cách là công nghệ tạo mẫu nhanh không cần khuôn, đã chứng tỏ tiềm năng to lớn trong việc chế tạo các bộ phận gốm SiC có cấu trúc phức tạp nhờ cấu trúc từng lớp và khả năng thiết kế linh hoạt, thu hút sự chú ý rộng rãi.
Bài báo này sẽ phân tích một cách có hệ thống năm phương pháp chế tạo tiêu biểu cho gốm SiC có độ tinh khiết cao—thiêu kết kết tinh lại, thiêu kết không áp suất, ép nóng, thiêu kết plasma xung điện và sản xuất bồi đắp—tập trung vào cơ chế thiêu kết, chiến lược tối ưu hóa quy trình, đặc tính hiệu suất vật liệu và triển vọng ứng dụng công nghiệp của chúng.
Yêu cầu về nguyên liệu thô silicon carbide có độ tinh khiết cao
I. Kết tinh lại thiêu kết
SiC kết tinh lại (RSiC) là vật liệu SiC có độ tinh khiết cao, được chế tạo mà không cần chất trợ thiêu kết ở nhiệt độ cao từ 2100–2500°C. Kể từ khi Fredriksson lần đầu tiên phát hiện ra hiện tượng kết tinh lại vào cuối thế kỷ 19, RSiC đã thu hút sự chú ý đáng kể nhờ ranh giới hạt sạch, không có pha thủy tinh và tạp chất. Ở nhiệt độ cao, SiC thể hiện áp suất hơi tương đối cao, và cơ chế thiêu kết của nó chủ yếu liên quan đến quá trình bay hơi-ngưng tụ: các hạt mịn bay hơi và lắng đọng lại trên bề mặt của các hạt lớn hơn, thúc đẩy sự phát triển của cổ hạt và liên kết trực tiếp giữa các hạt, do đó tăng cường độ bền vật liệu.
Năm 1990, Kriegesmann đã chế tạo RSiC với mật độ tương đối 79,1% bằng phương pháp đúc trượt ở 2200°C, với mặt cắt ngang cho thấy cấu trúc vi mô gồm các hạt thô và lỗ rỗng. Sau đó, Yi và cộng sự đã sử dụng phương pháp đúc gel để chế tạo vật liệu xanh và thiêu kết chúng ở 2450°C, thu được gốm RSiC với mật độ khối 2,53 g/cm³ và cường độ uốn 55,4 MPa.
Bề mặt gãy SEM của RSiC
So với SiC đặc, RSiC có mật độ thấp hơn (khoảng 2,5 g/cm³) và độ xốp hở khoảng 20%, hạn chế hiệu suất của nó trong các ứng dụng cường độ cao. Do đó, việc cải thiện mật độ và các tính chất cơ học của RSiC đã trở thành trọng tâm nghiên cứu chính. Sung và cộng sự đã đề xuất phương pháp thẩm thấu silic nóng chảy vào hỗn hợp cacbon/β-SiC và kết tinh lại ở 2200°C, xây dựng thành công cấu trúc mạng lưới gồm các hạt thô α-SiC. RSiC thu được đạt mật độ 2,7 g/cm³ và độ bền uốn 134 MPa, duy trì độ ổn định cơ học tuyệt vời ở nhiệt độ cao.
Để tăng cường mật độ hơn nữa, Guo và cộng sự đã sử dụng công nghệ thấm và nhiệt phân polyme (PIP) cho nhiều lần xử lý RSiC. Sử dụng dung dịch PCS/xylene và bùn SiC/PCS/xylene làm chất thấm, sau 3–6 chu kỳ PIP, mật độ của RSiC được cải thiện đáng kể (lên đến 2,90 g/cm³), cùng với độ bền uốn của nó. Ngoài ra, họ đã đề xuất một chiến lược tuần hoàn kết hợp PIP và tái kết tinh: nhiệt phân ở 1400°C sau đó là tái kết tinh ở 2400°C, giúp loại bỏ hiệu quả các hạt tắc nghẽn và giảm độ xốp. Vật liệu RSiC cuối cùng đạt mật độ 2,99 g/cm³ và độ bền uốn là 162,3 MPa, thể hiện hiệu suất toàn diện vượt trội.
Hình ảnh SEM về sự tiến hóa của cấu trúc vi mô của RSiC được đánh bóng sau chu kỳ ngâm tẩm polyme và nhiệt phân (PIP) - kết tinh lại: RSiC ban đầu (A), sau chu kỳ kết tinh lại PIP đầu tiên (B) và sau chu kỳ thứ ba (C)
II. Thiêu kết không áp suất
Gốm silicon carbide (SiC) thiêu kết không áp suất thường được chế tạo bằng bột SiC siêu mịn, độ tinh khiết cao làm nguyên liệu thô, bổ sung một lượng nhỏ chất trợ thiêu kết, và thiêu kết trong môi trường trơ hoặc chân không ở nhiệt độ 1800–2150°C. Phương pháp này phù hợp để sản xuất các linh kiện gốm kích thước lớn và có cấu trúc phức tạp. Tuy nhiên, vì SiC chủ yếu liên kết cộng hóa trị, hệ số tự khuếch tán của nó cực kỳ thấp, khiến việc làm đặc trở nên khó khăn nếu không có chất trợ thiêu kết.
Dựa trên cơ chế thiêu kết, thiêu kết không áp suất có thể được chia thành hai loại: thiêu kết pha lỏng không áp suất (PLS-SiC) và thiêu kết trạng thái rắn không áp suất (PSS-SiC).
1.1 PLS-SiC (Thiêu kết pha lỏng)
PLS-SiC thường được thiêu kết dưới 2000°C bằng cách thêm khoảng 10% khối lượng chất trợ thiêu kết eutectic (như Al₂O₃, CaO, MgO, TiO₂ và oxit đất hiếm RE₂O₃) để tạo thành pha lỏng, thúc đẩy sự sắp xếp lại các hạt và truyền khối để đạt được độ đặc. Quy trình này phù hợp với gốm SiC cấp công nghiệp, nhưng chưa có báo cáo nào về việc đạt được SiC độ tinh khiết cao thông qua thiêu kết pha lỏng.
1.2 PSS-SiC (Thiêu kết thể rắn)
PSS-SiC liên quan đến quá trình cô đặc hóa trạng thái rắn ở nhiệt độ trên 2000°C với khoảng 1% trọng lượng phụ gia. Quá trình này chủ yếu dựa trên sự khuếch tán nguyên tử và sắp xếp lại hạt dưới tác động của nhiệt độ cao để giảm năng lượng bề mặt và đạt được độ cô đặc. Hệ thống BC (bo-cacbon) là một sự kết hợp phụ gia phổ biến, có thể làm giảm năng lượng biên giới hạt và loại bỏ SiO₂ khỏi bề mặt SiC. Tuy nhiên, các phụ gia BC truyền thống thường đưa vào tạp chất dư, làm giảm độ tinh khiết của SiC.
Bằng cách kiểm soát hàm lượng phụ gia (B 0,4 wt.%, C 1,8 wt.%) và thiêu kết ở 2150°C trong 0,5 giờ, gốm SiC có độ tinh khiết cao với độ tinh khiết 99,6 wt.% và tỷ trọng tương đối 98,4% đã thu được. Cấu trúc vi mô cho thấy các hạt hình cột (một số hạt dài hơn 450 µm), với các lỗ rỗng nhỏ ở ranh giới hạt và các hạt graphite bên trong hạt. Gốm thể hiện độ bền uốn là 443 ± 27 MPa, mô đun đàn hồi là 420 ± 1 GPa và hệ số giãn nở nhiệt là 3,84 × 10⁻⁶ K⁻¹ trong phạm vi nhiệt độ phòng đến 600°C, thể hiện hiệu suất tổng thể tuyệt vời.
Cấu trúc vi mô của PSS-SiC: (A) Ảnh SEM sau khi đánh bóng và khắc NaOH; (BD) Ảnh BSD sau khi đánh bóng và khắc
III. Ép nóng thiêu kết
Thiêu kết ép nóng (HP) là một kỹ thuật làm đặc, sử dụng đồng thời nhiệt và áp suất đơn trục lên vật liệu dạng bột trong điều kiện nhiệt độ và áp suất cao. Áp suất cao ức chế đáng kể sự hình thành lỗ rỗng và hạn chế sự phát triển của hạt, trong khi nhiệt độ cao thúc đẩy sự hợp nhất hạt và hình thành các cấu trúc đặc, cuối cùng tạo ra gốm SiC mật độ cao và độ tinh khiết cao. Do tính chất định hướng của quá trình ép, quá trình này có xu hướng gây ra tính dị hướng của hạt, ảnh hưởng đến các đặc tính cơ học và mài mòn.
Gốm SiC nguyên chất khó làm đặc nếu không có phụ gia, đòi hỏi phải thiêu kết áp suất cực cao. Nadeau và cộng sự đã chế tạo thành công SiC đặc hoàn toàn mà không cần phụ gia ở 2500°C và 5000 MPa; Sun và cộng sự đã thu được vật liệu khối β-SiC với độ cứng Vickers lên tới 41,5 GPa ở 25 GPa và 1400°C. Sử dụng áp suất 4 GPa, gốm SiC với mật độ tương đối lần lượt là 98% và 99%, độ cứng 35 GPa và mô đun đàn hồi 450 GPa đã được chế tạo ở 1500°C và 1900°C. Thiêu kết bột SiC có kích thước micron ở 5 GPa và 1500°C tạo ra gốm có độ cứng 31,3 GPa và mật độ tương đối 98,4%.
Mặc dù những kết quả này chứng minh rằng áp suất siêu cao có thể đạt được độ cô đặc không phụ gia, nhưng tính phức tạp và chi phí cao của thiết bị cần thiết lại hạn chế các ứng dụng công nghiệp. Do đó, trong quá trình chuẩn bị thực tế, phụ gia vi lượng hoặc tạo hạt bột thường được sử dụng để tăng cường lực thiêu kết.
Bằng cách thêm 4% nhựa phenolic làm phụ gia và thiêu kết ở 2350°C và 50 MPa, gốm SiC với tỷ lệ cô đặc 92% và độ tinh khiết 99,998% đã thu được. Sử dụng lượng phụ gia thấp (axit boric và D-fructose) và thiêu kết ở 2050°C và 40 MPa, SiC có độ tinh khiết cao với tỷ trọng tương đối >99,5% và hàm lượng B còn lại chỉ 556 ppm đã được chế tạo. Ảnh SEM cho thấy, so với các mẫu thiêu kết không áp suất, các mẫu ép nóng có hạt nhỏ hơn, ít lỗ rỗng hơn và tỷ trọng cao hơn. Độ bền uốn đạt 453,7 ± 44,9 MPa và mô đun đàn hồi đạt 444,3 ± 1,1 GPa.
Bằng cách kéo dài thời gian giữ ở 1900°C, kích thước hạt tăng từ 1,5 μm lên 1,8 μm và độ dẫn nhiệt được cải thiện từ 155 lên 167 W·m⁻¹·K⁻¹, đồng thời cũng tăng cường khả năng chống ăn mòn plasma.
Trong điều kiện 1850°C và 30 MPa, ép nóng và ép nóng nhanh bột SiC dạng hạt và ủ đã tạo ra gốm β-SiC đặc hoàn toàn mà không cần bất kỳ chất phụ gia nào, với mật độ 3,2 g/cm³ và nhiệt độ thiêu kết thấp hơn 150–200°C so với các quy trình truyền thống. Gốm có độ cứng 2729 GPa, độ bền gãy 5,25–5,30 MPa·m^1/2 và khả năng chống rão tuyệt vời (tốc độ rão là 9,9 × 10⁻¹⁰ s⁻¹ và 3,8 × 10⁻⁹ s⁻¹ ở 1400°C/1450°C và 100 MPa).
(A) Ảnh SEM của bề mặt được đánh bóng; (B) Ảnh SEM của bề mặt gãy; (C, D) Ảnh BSD của bề mặt được đánh bóng
Trong nghiên cứu in 3D gốm áp điện, bùn gốm, yếu tố cốt lõi ảnh hưởng đến quá trình tạo hình và hiệu suất, đã trở thành trọng tâm trong nước và quốc tế. Các nghiên cứu hiện tại nhìn chung chỉ ra rằng các thông số như kích thước hạt bột, độ nhớt của bùn và hàm lượng chất rắn ảnh hưởng đáng kể đến chất lượng tạo hình và tính chất áp điện của sản phẩm cuối cùng.
Nghiên cứu đã phát hiện ra rằng bùn gốm được chế tạo bằng bột titanat bari có kích thước micron, dưới micron và nano thể hiện sự khác biệt đáng kể trong các quy trình quang trùng hợp (ví dụ: LCD-SLA). Khi kích thước hạt giảm, độ nhớt của bùn tăng rõ rệt, với bột kích thước nano tạo ra bùn có độ nhớt lên tới hàng tỷ mPa·s. Bùn có bột kích thước micron dễ bị tách lớp và bong tróc trong quá trình in, trong khi bột kích thước dưới micron và nano thể hiện hành vi tạo hình ổn định hơn. Sau khi thiêu kết ở nhiệt độ cao, các mẫu gốm thu được đạt mật độ 5,44 g/cm³, hệ số áp điện (d₃₃) khoảng 200 pC/N và hệ số tổn thất thấp, thể hiện các đặc tính đáp ứng cơ điện tuyệt vời.
Ngoài ra, trong các quy trình vi quang khắc lập thể, việc điều chỉnh hàm lượng rắn của bùn loại PZT (ví dụ: 75 wt.%) tạo ra các vật thể thiêu kết có mật độ 7,35 g/cm³, đạt hằng số áp điện lên đến 600 pC/N dưới tác động của trường điện phân cực. Nghiên cứu về bù biến dạng ở quy mô vi mô đã cải thiện đáng kể độ chính xác tạo hình, nâng cao độ chính xác hình học lên đến 80%.
Một nghiên cứu khác về gốm áp điện PMN-PT cho thấy hàm lượng chất rắn ảnh hưởng đáng kể đến cấu trúc gốm và tính chất điện. Ở hàm lượng chất rắn 80%, các sản phẩm phụ dễ dàng xuất hiện trong gốm; khi hàm lượng chất rắn tăng lên 82% trở lên, các sản phẩm phụ dần biến mất, cấu trúc gốm trở nên tinh khiết hơn, với hiệu suất được cải thiện đáng kể. Ở hàm lượng 82%, gốm thể hiện các tính chất điện tối ưu: hằng số áp điện 730 pC/N, hằng số điện môi tương đối 7226 và tổn thất điện môi chỉ 0,07.
Tóm lại, kích thước hạt, hàm lượng chất rắn và tính chất lưu biến của bùn gốm không chỉ ảnh hưởng đến độ ổn định và độ chính xác của quá trình in mà còn trực tiếp xác định mật độ và phản ứng áp điện của vật thể thiêu kết, khiến chúng trở thành các thông số quan trọng để đạt được gốm áp điện in 3D hiệu suất cao.
Quy trình chính của in 3D LCD-SLA mẫu BT/UV
Tính chất của gốm PMN-PT với hàm lượng chất rắn khác nhau
IV. Thiêu kết Plasma tia lửa điện
Thiêu kết plasma tia lửa điện (SPS) là một công nghệ thiêu kết tiên tiến sử dụng dòng điện xung và áp suất cơ học đồng thời tác động lên bột để đạt được độ cô đặc nhanh chóng. Trong quy trình này, dòng điện làm nóng trực tiếp khuôn và bột, tạo ra nhiệt Joule và plasma, cho phép thiêu kết hiệu quả trong thời gian ngắn (thường trong vòng 10 phút). Gia nhiệt nhanh thúc đẩy sự khuếch tán bề mặt, trong khi phóng điện giúp loại bỏ khí và lớp oxit hấp phụ khỏi bề mặt bột, cải thiện hiệu suất thiêu kết. Hiệu ứng di chuyển điện tử do trường điện từ tạo ra cũng tăng cường sự khuếch tán nguyên tử.
So với phương pháp ép nóng truyền thống, SPS sử dụng phương pháp gia nhiệt trực tiếp hơn, cho phép làm đặc ở nhiệt độ thấp hơn, đồng thời ức chế hiệu quả sự phát triển của hạt để đạt được cấu trúc vi mô mịn và đồng đều. Ví dụ:
- Không có chất phụ gia, sử dụng bột SiC nghiền làm nguyên liệu thô, thiêu kết ở 2100°C và 70 MPa trong 30 phút đã tạo ra các mẫu có mật độ tương đối 98%.
- Thiêu kết ở nhiệt độ 1700°C và 40 MPa trong 10 phút tạo ra SiC khối có mật độ 98% và kích thước hạt chỉ 30–50 nm.
- Sử dụng bột SiC dạng hạt 80 µm và thiêu kết ở nhiệt độ 1860°C và 50 MPa trong 5 phút đã tạo ra gốm SiC hiệu suất cao với mật độ tương đối 98,5%, độ cứng vi mô Vickers là 28,5 GPa, cường độ uốn là 395 MPa và độ dẻo dai gãy là 4,5 MPa·m^1/2.
Phân tích cấu trúc vi mô cho thấy khi nhiệt độ thiêu kết tăng từ 1600°C đến 1860°C, độ xốp của vật liệu giảm đáng kể, đạt mật độ đầy đủ ở nhiệt độ cao.
Cấu trúc vi mô của gốm SiC được thiêu kết ở các nhiệt độ khác nhau: (A) 1600°C, (B) 1700°C, (C) 1790°C và (D) 1860°C
V. Sản xuất bồi đắp
Sản xuất bồi đắp (AM) gần đây đã chứng minh tiềm năng to lớn trong việc chế tạo các thành phần gốm phức tạp nhờ quy trình chế tạo từng lớp. Đối với gốm SiC, nhiều công nghệ AM đã được phát triển, bao gồm phun chất kết dính (BJ), 3DP, thiêu kết laser chọn lọc (SLS), in mực trực tiếp (DIW) và quang khắc lập thể (SL, DLP). Tuy nhiên, 3DP và DIW có độ chính xác thấp hơn, trong khi SLS có xu hướng gây ra ứng suất nhiệt và nứt. Ngược lại, BJ và SL mang lại lợi thế lớn hơn trong việc sản xuất gốm phức tạp có độ tinh khiết và độ chính xác cao.
- Phun chất kết dính (BJ)
Công nghệ BJ bao gồm việc phun từng lớp chất kết dính lên bột liên kết, sau đó tách liên kết và thiêu kết để thu được sản phẩm gốm cuối cùng. Kết hợp BJ với phương pháp thẩm thấu hơi hóa học (CVI), gốm SiC tinh khiết hoàn toàn, có độ tinh khiết cao đã được chế tạo thành công. Quy trình bao gồm:
① Tạo hình vật thể gốm xanh SiC bằng BJ.
② Làm đặc thông qua CVI ở 1000°C và 200 Torr.
③ Gốm SiC cuối cùng có mật độ 2,95 g/cm³, độ dẫn nhiệt 37 W/m·K và độ bền uốn 297 MPa.
Sơ đồ nguyên lý in phun keo (BJ). (A) Mô hình thiết kế hỗ trợ máy tính (CAD), (B) sơ đồ nguyên lý in BJ, (C) in SiC bằng BJ, (D) làm đặc SiC bằng phương pháp thẩm thấu hơi hóa học (CVI)
- Quang trùng hợp (SL)
SL là công nghệ tạo hình gốm dựa trên tia UV với độ chính xác cực cao và khả năng chế tạo cấu trúc phức tạp. Phương pháp này sử dụng bùn gốm nhạy sáng có hàm lượng chất rắn cao và độ nhớt thấp để tạo thành các khối gốm xanh 3D thông qua quá trình quang trùng hợp, sau đó là quá trình tách liên kết và thiêu kết ở nhiệt độ cao để thu được sản phẩm cuối cùng.
Sử dụng bùn SiC 35% thể tích, các vật thể xanh 3D chất lượng cao được chế tạo dưới chiếu xạ UV 405 nm và được làm đặc thêm thông qua quá trình đốt cháy polymer ở 800°C và xử lý PIP. Kết quả cho thấy các mẫu được chế tạo với bùn 35% thể tích đạt mật độ tương đối là 84,8%, vượt trội so với nhóm đối chứng 30% và 40%.
Bằng cách bổ sung SiO₂ ưa béo và nhựa epoxy phenolic (PEA) để biến tính bùn, hiệu suất quang trùng hợp đã được cải thiện đáng kể. Sau khi thiêu kết ở 1600°C trong 4 giờ, quá trình chuyển đổi gần như hoàn toàn thành SiC đã đạt được, với hàm lượng oxy cuối cùng chỉ 0,12%, cho phép chế tạo gốm SiC có cấu trúc phức tạp, độ tinh khiết cao chỉ trong một bước mà không cần các bước tiền oxy hóa hoặc tiền thấm.
Minh họa cấu trúc in và quá trình thiêu kết. Hình dạng mẫu sau khi sấy ở (A) 25°C, nhiệt phân ở (B) 1000°C và thiêu kết ở (C) 1600°C.
Bằng cách thiết kế bùn gốm Si₃N₄ nhạy sáng cho in 3D lập thể và sử dụng quy trình khử liên kết-tiền thiêu kết và lão hóa nhiệt độ cao, gốm Si₃N₄ với mật độ lý thuyết 93,3%, cường độ kéo 279,8 MPa và cường độ uốn 308,5–333,2 MPa đã được chế tạo. Các nghiên cứu cho thấy trong điều kiện hàm lượng chất rắn 45% thể tích và thời gian phơi sáng 10 giây, có thể thu được vật thể xanh một lớp với độ chính xác đóng rắn cấp IT77. Quy trình khử liên kết ở nhiệt độ thấp với tốc độ gia nhiệt 0,1 °C/phút đã giúp tạo ra vật thể xanh không bị nứt.
Thiêu kết là một bước quan trọng ảnh hưởng đến hiệu suất cuối cùng trong quá trình quang khắc lập thể. Nghiên cứu cho thấy việc bổ sung chất trợ thiêu kết có thể cải thiện hiệu quả mật độ và tính chất cơ học của gốm. Sử dụng CeO₂ làm chất trợ thiêu kết và công nghệ thiêu kết hỗ trợ điện trường để chế tạo gốm Si₃N₄ mật độ cao, CeO₂ được phát hiện có hiện tượng phân tách tại ranh giới hạt, thúc đẩy quá trình trượt ranh giới hạt và làm đặc. Gốm thu được có độ cứng Vickers là HV10/10 (1347,9 ± 2,4) và độ dai nứt gãy là (6,57 ± 0,07) MPa·m¹/². Với phụ gia MgO–Y₂O₃, tính đồng nhất của cấu trúc vi mô gốm được cải thiện, nâng cao đáng kể hiệu suất. Ở mức pha tạp tổng cộng là 8 wt.%, độ bền uốn và độ dẫn nhiệt lần lượt đạt 915,54 MPa và 59,58 W·m⁻¹·K⁻¹.
VI. Kết luận
Tóm lại, gốm silicon carbide (SiC) có độ tinh khiết cao, là một vật liệu gốm kỹ thuật vượt trội, đã chứng minh được triển vọng ứng dụng rộng rãi trong lĩnh vực bán dẫn, hàng không vũ trụ và thiết bị chịu điều kiện khắc nghiệt. Bài báo này phân tích một cách hệ thống năm phương pháp chế tạo gốm SiC có độ tinh khiết cao điển hình—thiêu kết tái kết tinh, thiêu kết không áp suất, ép nóng, thiêu kết plasma xung điện và sản xuất bồi đắp—với các thảo luận chi tiết về cơ chế cô đặc, tối ưu hóa các thông số chính, hiệu suất vật liệu, cũng như các ưu điểm và hạn chế tương ứng.
Rõ ràng là mỗi quy trình đều có những đặc điểm riêng về khả năng đạt được độ tinh khiết cao, mật độ cao, cấu trúc phức tạp và tính khả thi trong công nghiệp. Đặc biệt, công nghệ sản xuất bồi đắp đã cho thấy tiềm năng mạnh mẽ trong việc chế tạo các linh kiện có hình dạng phức tạp và tùy chỉnh, với những đột phá trong các lĩnh vực phụ như quang trùng hợp lập thể và phun chất kết dính, khiến nó trở thành một hướng phát triển quan trọng cho việc chế tạo gốm SiC có độ tinh khiết cao.
Nghiên cứu trong tương lai về chế tạo gốm SiC có độ tinh khiết cao cần phải đi sâu hơn, thúc đẩy quá trình chuyển đổi từ quy mô phòng thí nghiệm sang các ứng dụng kỹ thuật có độ tin cậy cao trên quy mô lớn, qua đó cung cấp hỗ trợ vật liệu quan trọng cho sản xuất thiết bị cao cấp và công nghệ thông tin thế hệ tiếp theo.
XKH là một doanh nghiệp công nghệ cao chuyên nghiên cứu và sản xuất vật liệu gốm hiệu suất cao. Công ty chuyên cung cấp các giải pháp tùy chỉnh cho khách hàng dưới dạng gốm silicon carbide (SiC) có độ tinh khiết cao. Công ty sở hữu công nghệ chuẩn bị vật liệu tiên tiến và khả năng gia công chính xác. Hoạt động kinh doanh của công ty bao gồm nghiên cứu, sản xuất, gia công chính xác và xử lý bề mặt gốm SiC có độ tinh khiết cao, đáp ứng các yêu cầu khắt khe của các lĩnh vực bán dẫn, năng lượng mới, hàng không vũ trụ và các lĩnh vực khác đối với các linh kiện gốm hiệu suất cao. Tận dụng quy trình thiêu kết tiên tiến và công nghệ sản xuất bồi đắp, chúng tôi có thể cung cấp cho khách hàng dịch vụ trọn gói từ tối ưu hóa công thức vật liệu, hình thành cấu trúc phức tạp đến gia công chính xác, đảm bảo sản phẩm sở hữu các đặc tính cơ học, độ ổn định nhiệt và khả năng chống ăn mòn tuyệt vời.
Thời gian đăng: 30-07-2025