산화물 결합 실리콘 카바이드 제품의 인성을 향상시키는 방법
원자재 및 배합
강화 단계 추가
섬유 강화: 탄소 섬유 또는 탄화규소 섬유를 추가합니다. 이 섬유는 강도와 탄성률이 높고 재료 내부에 섬유 네트워크를 형성할 수 있습니다. 재료가 외부 힘을 받을 때 섬유는 응력의 일부를 견디고 균열 확장을 방지할 수 있습니다. 예를 들어, 5% - 15%의 다진 탄소 섬유 부피 분율을 추가하면 인성을 효과적으로 개선할 수 있습니다.
입자 강화: 나노스케일 티타늄 카바이드(TiC) 또는 보론 카바이드(B₄C) 입자 도입. 이 입자는 실리콘 카바이드와 좋은 계면 조합을 형성할 수 있습니다. 균열 전파 과정에서 입자와 매트릭스 간의 상호 작용은 에너지를 소모하고 재료의 인성을 향상시킬 수 있습니다. 일반적인 첨가량은 약 3% - 10%입니다.
준비 과정
소결 공정 최적화
열간 등압 가압 소결: 열간 등압 가압(HIP) 기술은 소결에 사용됩니다. 고온 및 고압 환경에서 재료 내부의 기공을 더 잘 제거하여 제품을 더 조밀하게 만들고 입자를 더 단단히 결합할 수 있습니다. 예를 들어, 1800-2000도 및 150-200MPa에서 열간 등압 가압 소결은 재료의 밀도와 인성을 크게 개선할 수 있습니다.
가열 속도 및 냉각 속도 제어: 소결 공정 동안 느린 가열 속도는 결합 단계를 고르게 분산시키고 국부 응력 집중으로 인한 균열을 피할 수 있습니다. 냉각 동안 느린 냉각은 열 응력 발생을 줄일 수 있습니다. 예를 들어, 가열 속도는 5 - 10도/분으로 제어되고 냉각 속도는 3 - 8도/분으로 제어됩니다.
후처리
표면처리
N⁺ ), 붕소 이온(B⁺ ) 등을 이온 이식 기술을 통해 제품 표면에 이식합니다. 이러한 이온은 표면의 화학적 조성과 결정 구조를 변경하고 표면에 압축 응력 층을 형성하여 표면 균열의 생성 및 확장을 억제하여 재료의 인성을 향상시킬 수 있습니다. 이식 깊이는 일반적으로 수십 나노미터에서 수백 나노미터 사이입니다.
레이저 처리: 레이저를 사용하여 제품 표면을 처리하여 표면에 특수 미세 구조가 있는 변형된 층을 형성합니다. 레이저 처리로 표면 입자를 정제하고 표면 경도와 인성을 개선할 수 있습니다. 레이저 출력, 스캐닝 속도 및 스팟 크기와 같은 매개변수는 특정 소재 및 제품 모양에 따라 최적화해야 합니다.
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