Silicon nitride (Si₃N₄) ceramics, isip advanced structural ceramics, adunay maayo kaayo nga mga kabtangan sama sa taas nga temperatura nga pagsukol, taas nga kalig-on, taas nga katig-a, taas nga katig-a, creep resistance, oxidation resistance, ug wear resistance. Dugang pa, nagtanyag sila og maayo nga thermal shock resistance, dielectric properties, taas nga thermal conductivity, ug maayo kaayo nga high-frequency electromagnetic wave transmission performance. Kini nga talagsaon nga komprehensibo nga mga kabtangan naghimo kanila nga kaylap nga gigamit sa komplikado nga mga sangkap sa istruktura, labi na sa aerospace ug uban pang mga high-tech nga natad.
Bisan pa, ang Si₃N₄, nga usa ka compound nga adunay lig-on nga covalent bond, adunay usa ka lig-on nga istruktura nga nagpalisud sa sintering sa taas nga densidad pinaagi sa solid-state diffusion nga nag-inusara. Aron mapalambo ang sintering, ang mga tabang sa sintering, sama sa metal oxides (MgO, CaO, Al₂O₃) ug rare earth oxides (Yb₂O₃, Y₂O₃, Lu₂O₃, CeO₂), gidugang aron mapadali ang densification pinaagi sa liquid-phase nga mekanismo sa sintering.
Sa pagkakaron, ang global nga semiconductor device nga teknolohiya nag-uswag paingon sa mas taas nga boltahe, mas dagkong mga sulog, ug mas dako nga densidad sa kuryente. Ang panukiduki bahin sa mga pamaagi sa paghimo sa Si₃N₄ nga seramiko kaylap. Kini nga artikulo nagpaila sa mga proseso sa sintering nga epektibo nga nagpauswag sa densidad ug komprehensibo nga mekanikal nga mga kabtangan sa silicon nitride ceramics.
Komon nga mga Pamaagi sa Sintering para sa Si₃N₄ Ceramics
Pagtandi sa Performance para sa Si₃N₄ Ceramics nga Giandam sa Lainlaing Pamaagi sa Sintering
1. Reactive Sintering (RS):Ang reactive sintering mao ang unang pamaagi nga gigamit sa industriyal nga pag-andam sa Si₃N₄ ceramics. Kini mao ang yano, gasto-epektibo, ug makahimo sa pagporma sa komplikado nga mga porma. Bisan pa, kini adunay taas nga siklo sa produksiyon, nga dili maayo sa produksiyon sa industriyal.
2. Pressureless Sintering (PLS):Kini ang labing sukaranan ug yano nga proseso sa sintering. Bisan pa, kini nanginahanglan taas nga kalidad nga Si₃N₄ nga hilaw nga materyales ug kanunay nga moresulta sa mga seramiko nga adunay ubos nga densidad, hinungdanon nga pag-urong, ug usa ka kalagmitan nga mag-crack o mag-deform.
3. Hot-Press Sintering (HP):Ang paggamit sa uniaxial mekanikal nga presyur nagdugang sa puwersa sa pagmaneho alang sa sintering, nga nagtugot sa mga dasok nga seramika nga mahimo sa mga temperatura nga 100-200 ° C nga mas ubos kaysa sa gigamit sa walay pressure nga sintering. Kini nga pamaagi kasagarang gigamit alang sa paghimo sa medyo yano nga block-shaped nga mga seramiko apan lisud nga makab-ot ang gibag-on ug porma nga mga kinahanglanon alang sa substrate nga mga materyales.
4. Spark Plasma Sintering (SPS):Ang SPS gihulagway pinaagi sa paspas nga sintering, pagpino sa lugas, ug pagkunhod sa temperatura sa sintering. Bisan pa, ang SPS nanginahanglan hinungdanon nga pagpamuhunan sa mga ekipo, ug ang pag-andam sa taas nga thermal conductivity nga Si₃N₄ ceramics pinaagi sa SPS anaa pa sa yugto sa eksperimento ug wala pa ma-industriyal.
5. Gas-Pressure Sintering (GPS):Pinaagi sa pagpadapat sa presyur sa gas, kini nga pamaagi makapugong sa seramik nga pagkadunot ug pagkawala sa timbang sa taas nga temperatura. Mas sayon ang paghimo og high-density nga mga seramiko ug makapahimo sa batch production. Bisan pa, ang usa ka lakang nga proseso sa sintering sa gas-pressure nanlimbasug sa paghimo sa mga sangkap sa istruktura nga adunay parehas nga kolor ug istruktura sa sulod ug gawas. Ang paggamit sa usa ka duha ka lakang o daghang lakang nga proseso sa sintering mahimo’g makunhuran ang sulud sa intergranular nga oxygen, mapaayo ang thermal conductivity, ug mapaayo ang kinatibuk-ang mga kabtangan.
Bisan pa, ang taas nga temperatura sa sintering sa duha ka lakang nga gas-pressure sintering ang nanguna sa miaging panukiduki nga nagpunting sa panguna sa pag-andam sa Si₃N₄ nga seramik nga mga substrate nga adunay taas nga thermal conductivity ug kusog sa pagduko sa temperatura sa kwarto. Ang panukiduki bahin sa Si₃N₄ ceramics nga adunay komprehensibo nga mekanikal nga mga kabtangan ug taas nga temperatura nga mekanikal nga mga kabtangan medyo limitado.
Gas-Pressure Duha ka Lakang Sintering Pamaagi alang sa Si₃N₄
Si Yang Zhou ug mga kauban gikan sa Chongqing University of Technology migamit ug sintering aid system nga 5 wt.% Yb₂O₃ + 5 wt.% Al₂O₃ para mag-andam sa Si₃N₄ ceramics gamit ang one-step ug two-step gas-pressure sintering nga proseso sa 1800°C. Ang Si₃N₄ ceramics nga gihimo sa duha ka lakang nga proseso sa sintering adunay mas taas nga densidad ug mas maayo nga komprehensibo nga mekanikal nga mga kabtangan. Ang mosunod nagsumaryo sa mga epekto sa usa ka lakang ug duha ka lakang nga gas-pressure sintering nga mga proseso sa microstructure ug mekanikal nga mga kabtangan sa Si₃N₄ ceramic components.
Densidad Ang proseso sa densification sa Si₃N₄ kasagarang naglangkob sa tulo ka mga ang-ang, nga adunay overlap tali sa mga hugna. Ang una nga yugto, ang pag-usab sa partikulo, ug ang ikaduhang yugto, ang pag-dissolution-precipitation, mao ang labing kritikal nga yugto alang sa densification. Ang igo nga oras sa reaksyon sa kini nga mga yugto makapauswag sa density sa sample. Kung ang pre-sintering nga temperatura alang sa duha ka lakang nga proseso sa sintering gibutang sa 1600 ° C, ang β-Si₃N₄ nga mga lugas nagporma og usa ka gambalay ug nagmugna og mga closed pores. Human sa pre-sintering, dugang nga pagpainit ubos sa taas nga temperatura ug nitrogen pressure nagpasiugda sa liquid-phase nga pag-agos ug pagpuno, nga makatabang sa pagwagtang sa sirado nga mga pores, dugang nga pagpalambo sa densidad sa Si₃N₄ ceramics. Busa, ang mga sampol nga gihimo sa duha ka lakang nga proseso sa sintering nagpakita sa mas taas nga densidad ug paryente nga densidad kaysa sa gihimo sa usa ka lakang nga sintering.
Phase ug Microstructure Atol sa usa ka lakang nga sintering, ang oras nga magamit alang sa pag-usab sa partikulo ug pagsabwag sa utlanan sa lugas limitado. Sa duha ka lakang nga proseso sa sintering, ang unang lakang gihimo sa ubos nga temperatura ug ubos nga presyur sa gas, nga nagpalugway sa panahon sa pag-usab sa partikulo ug miresulta sa dagkong mga lugas. Ang temperatura unya gipataas ngadto sa taas nga temperatura nga yugto, diin ang mga lugas nagpadayon sa pagtubo pinaagi sa Ostwald nga nagkahinog nga proseso, nga naghatag ug taas nga densidad nga Si₃N₄ nga mga seramik.
Mechanical Properties Ang pagpahumok sa intergranular phase sa taas nga temperatura mao ang nag-unang rason sa pagkunhod sa kusog. Sa usa ka lakang nga sintering, ang abnormal nga pagtubo sa lugas nagmugna og gagmay nga mga pores tali sa mga lugas, nga nagpugong sa mahinungdanon nga pag-uswag sa kusog nga taas nga temperatura. Bisan pa, sa duha ka lakang nga proseso sa sintering, ang bahin sa bildo, nga parehas nga giapod-apod sa mga utlanan sa lugas, ug ang parehas nga kadako nga mga lugas nagpauswag sa kusog sa intergranular, nga nagresulta sa labi ka taas nga temperatura nga kusog sa pagbaluktot.
Sa konklusyon, ang dugay nga pagkupot atol sa usa ka lakang nga sintering epektibo nga makapakunhod sa internal porosity ug makab-ot ang uniporme nga internal nga kolor ug istruktura apan mahimong mosangpot sa abnormal nga pagtubo sa lugas, nga makadaut sa pipila ka mekanikal nga mga kabtangan. Pinaagi sa paggamit sa usa ka duha ka lakang nga proseso sa sintering-gamit ang mubu nga temperatura nga pre-sintering aron madugangan ang oras sa paghan-ay sa partikulo ug taas nga temperatura nga pagpugong aron mapalambo ang managsama nga pagtubo sa lugas-usa ka Si₃N₄ nga seramik nga adunay relatibong density nga 98.25%, uniporme nga microstructure, ug maayo kaayo nga komprehensibo nga mekanikal nga mga kabtangan mahimong malampuson nga andam.
| Ngalan | substrate | Epitaxial layer nga komposisyon | Epitaxial nga proseso | Epitaxial medium |
| Silicon homoepitaxial | Si | Si | Vapor Phase Epitaxy (VPE) | SiCl4+H2 |
| Silicon heteroepitaxial | Sapiro o spinel | Si | Vapor Phase Epitaxy (VPE) | SiH₄+H₂ |
| GaAs homoepitaxial | GaAs | GaAs GaAs | Vapor Phase Epitaxy (VPE) | AsCl₃+Ga+H₂ (Ar) |
| GaAs | GaAs GaAs | Molecular Beam Epitaxy (MBE) | Ga+As | |
| GaAs heteroepitaxial | GaAs GaAs | GaAlAs/GaAs/GaAlAs | Liquid Phase Epitaxy (LPE) Yugto sa singaw (VPE) | Ga+Al+CaAs+ H2 Ga+AsH3+PH3+CHl+H2 |
| GaP homoepitaxial | GaP | GaP(GaP;N) | Liquid Phase Epitaxy (LPE) Liquid Phase Epitaxy (LPE) | Ga+GaP+H2+(NH3) Ga+GaAs+GaP+NH3 |
| Superlattice | GaAs | GaAlAs/GaAs (siklo) | Molecular Beam Epitaxy (MBE) MOCVD | Ca,As,Al GaR₃+AlR3+AsH3+H2 |
| InP homoepitaxial | InP | InP | Vapor Phase Epitaxy (VPE) Liquid Phase Epitaxy (LPE) | PCl3+In+H2 Sa+InAs+GaAs+InP+H₂ |
| Si/GaAs Epitaxy | Si | GaAs | Molecular Beam Epitaxy (MBE) MOGVD | Ga, Ingon GaR₃+AsH₃+H₂ |
Oras sa pag-post: Dis-24-2024