Silicon nitride (Si₃N₄) awọn ohun elo amọ, gẹgẹbi awọn ohun elo igbekalẹ ilọsiwaju, ni awọn ohun-ini ti o dara julọ gẹgẹbi iwọn otutu giga, agbara giga, lile giga, lile giga, resistance ti nrakò, resistance ifoyina, ati resistance resistance. Ni afikun, wọn funni ni resistance mọnamọna gbona ti o dara, awọn ohun-ini dielectric, adaṣe igbona giga, ati iṣẹ gbigbe itanna igbohunsafẹfẹ giga-igbohunsafẹfẹ ti o dara julọ. Awọn ohun-ini okeerẹ iyalẹnu wọnyi jẹ ki wọn lo ni lilo pupọ ni awọn paati igbekalẹ eka, pataki ni aaye afẹfẹ ati awọn aaye imọ-ẹrọ giga miiran.
Bibẹẹkọ, Si₃N₄, jijẹ alapọpọ pẹlu awọn ifunmọ covalent to lagbara, ni eto iduroṣinṣin ti o jẹ ki sisọpọ si iwuwo giga nira nipasẹ itọka-ipinle nikan. Lati se igbelaruge sintering, sintering iranlowo, gẹgẹ bi awọn irin oxides (MgO, CaO, Al₂O₃) ati toje aiye oxides (Yb₂O₃, Y₂O₃, Lu₂O₃, CeO₃), ti wa ni afikun lati dẹrọ densification nipasẹ kan olomi-alakoso sintering siseto.
Lọwọlọwọ, imọ-ẹrọ ẹrọ semikondokito agbaye n tẹsiwaju si awọn foliteji giga, awọn ṣiṣan nla, ati awọn iwuwo agbara nla. Iwadi sinu awọn ọna fun iṣelọpọ Si₃N₄ seramiki jẹ sanlalu. Nkan yii ṣafihan awọn ilana isunmọ ti o ni imunadoko iwuwo ati awọn ohun-ini ẹrọ ẹrọ okeerẹ ti awọn ohun elo amọ nitride silikoni.
Awọn ọna Sintering ti o wọpọ fun Si₃N₄ Awọn ohun elo amọ
Ifiwera ti Iṣẹ fun Si₃N₄ Awọn ohun elo seramiki Ti a pese sile nipasẹ Awọn ọna Sintering oriṣiriṣi
1. Ifaseyin Sintering (RS):Sintering ifaseyin jẹ ọna akọkọ ti a lo lati pese awọn ohun elo Si₃N₄ ti iṣelọpọ. O rọrun, iye owo-doko, ati pe o lagbara lati ṣe awọn apẹrẹ eka. Bibẹẹkọ, o ni ọna iṣelọpọ gigun, eyiti ko ni itara si iṣelọpọ iwọn-iṣẹ.
2. Sintering ti ko ni titẹ (PLS):Eyi jẹ ilana ipilẹ ti o rọrun julọ ati ti o rọrun. Bibẹẹkọ, o nilo awọn ohun elo Si₃N₄ didara giga ati nigbagbogbo awọn abajade ni awọn ohun elo amọ pẹlu iwuwo kekere, isunki pataki, ati ifarahan lati kiraki tabi dibajẹ.
3. Gbona-Tẹ Sintering (HP):Ohun elo ti titẹ ẹrọ uniaxial pọ si agbara awakọ fun sisọpọ, gbigba awọn ohun elo amọ lati ṣe iṣelọpọ ni awọn iwọn otutu 100-200 ° C ni isalẹ ju awọn ti a lo ninu isunmọ titẹ laisi titẹ. Ọna yii jẹ igbagbogbo lo fun sisẹ awọn ohun elo amọ ti o ni apẹrẹ bulọọki ti o rọrun ṣugbọn o nira lati pade sisanra ati awọn ibeere apẹrẹ fun awọn ohun elo sobusitireti.
4. Sipaki Plasma Sintering (SPS):SPS jẹ afihan nipasẹ isunmọ iyara, isọdọtun ọkà, ati idinku awọn iwọn otutu sintering. Bibẹẹkọ, SPS nilo idoko-owo pataki ninu ohun elo, ati igbaradi ti iṣesi igbona giga Si₃N₄ amọ nipasẹ SPS tun wa ni ipele idanwo ati pe ko tii ni iṣelọpọ.
5. Gas-Titẹ Sintering (GPS):Nipa lilo titẹ gaasi, ọna yii ṣe idilọwọ ibajẹ seramiki ati pipadanu iwuwo ni awọn iwọn otutu giga. O rọrun lati gbejade awọn ohun elo amọ iwuwo giga ati mu iṣelọpọ ipele ṣiṣẹ. Bibẹẹkọ, ilana isunmọ titẹ gaasi-igbesẹ kan n tiraka lati ṣe agbejade awọn paati igbekalẹ pẹlu aṣọ inu ati awọ ita ati igbekalẹ. Lilo ilana-igbesẹ meji-meji tabi ilana isunmọ-ọpọ-igbesẹ le dinku akoonu atẹgun intergranular ni pataki, mu imudara igbona ṣiṣẹ, ati mu awọn ohun-ini gbogbogbo pọ si.
Bibẹẹkọ, iwọn otutu ti o ga julọ ti titẹ gaasi-igbesẹ meji ti mu ki iwadii iṣaaju si idojukọ nipataki lori murasilẹ Si₃N₄ awọn sobusitireti seramiki pẹlu adaṣe igbona giga ati agbara atunse iwọn otutu. Iwadi lori awọn ohun elo Si₃N₄ pẹlu awọn ohun-ini ẹrọ ti o peye ati awọn ohun-ini ẹrọ iwọn otutu jẹ opin.
Gaasi-Titẹ-Igbese Meji Ọna Sintering fun Si₃N₄
Yang Zhou ati awọn ẹlẹgbẹ lati Ile-ẹkọ giga ti Imọ-ẹrọ Chongqing lo eto iranlọwọ sintering ti 5 wt.% Yb₂O₃ + 5 wt.% Al₂O₃ lati ṣeto awọn ohun elo Si₃N₄ awọn ohun elo amọ ni lilo igbesẹ kan ati ipele meji-igbesẹ gaasi-titẹ awọn ilana sintering ni 1800 °C. Awọn ohun elo Si₃N₄ ti a ṣejade nipasẹ ilana isunmọ-igbesẹ meji ni iwuwo ti o ga julọ ati awọn ohun-ini imọ-ẹrọ to dara julọ. Atẹle yii ṣe akopọ awọn ipa ti igbese-ọkan ati awọn ilana isunmọ gaasi-igbesẹ meji-meji lori microstructure ati awọn ohun-ini ẹrọ ti awọn paati seramiki Si₃N₄.
Iwuwo Ilana iwuwo ti Si₃N₄ ni igbagbogbo pẹlu awọn ipele mẹta, pẹlu agbekọja laarin awọn ipele naa. Ipele akọkọ, atunto patiku, ati ipele keji, itusilẹ-ojoriro, jẹ awọn ipele to ṣe pataki julọ fun iwuwo. Akoko ifaseyin to ni awọn ipele wọnyi ṣe ilọsiwaju iwuwo ayẹwo ni pataki. Nigbati iwọn otutu iṣaju-sintering fun ilana isunmọ-igbesẹ meji ti ṣeto si 1600 ° C, awọn oka β-Si₃N₄ ṣe ilana kan ati ṣẹda awọn pores pipade. Lẹhin ti iṣaju-sintering, alapapo siwaju labẹ iwọn otutu giga ati titẹ nitrogen n ṣe agbega ṣiṣan omi-alakoso ati kikun, eyiti o ṣe iranlọwọ imukuro awọn pores pipade, ilọsiwaju ilọsiwaju iwuwo ti Si₃N₄ amọ. Nitorinaa, awọn apẹẹrẹ ti a ṣe nipasẹ ilana isunmọ-igbesẹ meji ṣe afihan iwuwo giga ati iwuwo ibatan ju awọn ti a ṣe nipasẹ sisọ-igbesẹ kan.
Ipele ati Microstructure Nigba ọkan-igbese sintering, awọn akoko wa fun patiku atunto ati ọkà aala itankale ti wa ni opin. Ninu ilana isunmọ-igbesẹ meji, igbesẹ akọkọ ni a ṣe ni iwọn otutu kekere ati titẹ gaasi kekere, eyiti o fa akoko isọdọtun patiku ati awọn abajade ni awọn irugbin nla. Iwọn otutu lẹhinna pọ si ipele iwọn otutu ti o ga, nibiti awọn oka naa tẹsiwaju lati dagba nipasẹ ilana gbigbẹ Ostwald, ti nso iwuwo Si₃N₄ awọn ohun elo amọ.
Awọn ohun-ini ẹrọ Irọra ti apakan intergranular ni awọn iwọn otutu giga jẹ idi akọkọ fun agbara dinku. Ni igbesẹ ọkan-igbesẹ, idagbasoke irugbin ajeji ṣẹda awọn pores kekere laarin awọn oka, eyiti o ṣe idiwọ ilọsiwaju pataki ni agbara iwọn otutu. Bibẹẹkọ, ninu ilana isunmọ-igbesẹ meji, ipele gilaasi, ti a pin ni iṣọkan ni awọn aala ọkà, ati awọn oka ti o wa ni iṣọkan mu agbara intergranular pọ si, ti o mu ki agbara fifun iwọn otutu ti o ga julọ.
Ni ipari, idaduro gigun lakoko isunmọ-igbesẹ kan le ni imunadoko dinku porosity ti inu ati ṣaṣeyọri awọ inu ati igbekalẹ aṣọ ṣugbọn o le ja si idagbasoke irugbin ajeji, eyiti o dinku awọn ohun-ini ẹrọ kan. Nipa lilo ilana isunmọ-igbesẹ meji-lilo iṣaju iwọn otutu kekere lati fa akoko isọdọtun patiku ati didimu iwọn otutu giga lati ṣe agbega idagbasoke ọkà aṣọ-seramiki kan Si₃N₄ pẹlu iwuwo ibatan ti 98.25%, microstructure aṣọ, ati awọn ohun-ini ẹrọ imọ-jinlẹ ti o dara julọ. le ti wa ni ifijišẹ pese sile.
| Oruko | Sobusitireti | Epitaxial Layer tiwqn | Ilana epitaxial | Epitaxial alabọde |
| Silikoni homoepitaxial | Si | Si | Apọju Ipele Oru (VPE) | SiCl4+H2 |
| Silikoni heteroepitaxial | oniyebiye tabi spinel | Si | Apọju Ipele Oru (VPE) | SiH₄+H₂ |
| GaAs homoepitaxial | GAA | GAA GAA | Apọju Ipele Oru (VPE) | AsCl₃+Ga+H₂ (Ar) |
| GAA | GAA GAA | Epitaxy Molecular Beam (MBE) | Ga+Bi | |
| GaAs heteroepitaxial | GAA GAA | GaAlAs/GaAs/GaAlAs | Epitaxy Alakoso Liquid (LPE) Ipele Omi (VPE) | Ga+Al+CaAs+ H2 GA+ASH3+ PH3+CHl+H2 |
| GaP homoepitaxial | GAP | GaP (GaP; N) | Epitaxy Alakoso Liquid (LPE) Epitaxy Alakoso Liquid (LPE) | GA+ GAP+H2+ (NH3) Ga+GaAs+GaP+NH3 |
| Superlatice | GAA | GaAlAs/GaAs (yipo) | Epitaxy Molecular Beam (MBE) MOCVD | Ca, bi, Al GaR₃+AlR3+AsH3+H2 |
| InP homoepitaxial | InP | InP | Apọju Ipele Oru (VPE) Epitaxy Alakoso Liquid (LPE) | PCl3+Ninu+H2 Ninu+InAs+GaAs+InP+H₂ |
| Si / GaAs Epitaxy | Si | GAA | Epitaxy Molecular Beam (MBE) MOGVD | Ga, bi GaR₃+AṣiH₃+H₂ |
Akoko ifiweranṣẹ: Oṣu kejila-24-2024