1. Рэзідэнцыі матэрыялаў і структурная цэласнасць
1.1 Характэрныя асаблівасці карбіду крэмнію
(Тыглі з карбіду крэмнія)
Карбід крэмнію (SiC) гэта кавалентнае керамічнае рэчыва, якое складаецца з атамаў крэмнію і вугляроду, размешчаных у чатырохграннай рашотцы, у асноўным існуючы ў над 250 політыпныя тыпы, з 6H, 4Х, і 3C з'яўляецца адным з найбольш прыдатных.
Яго цвёрдае накіраванае злучэнне надае выключную цвёрдасць (Моос ~ 9.5), высокая цеплаправоднасць (80– 120 ж/(м · К )для чыстых адзіночных крышталяў), і ўражлівая хімічная інэртнасць, што робіць яго адным з самых трывалых матэрыялаў для суровых атмасфер.
Вялікая забароненая зона (2.9– 3.3 эВ) забяспечвае выключную электраізаляцыю пры пакаёвай тэмпературы і высокую ўстойлівасць да радыяцыйных пашкоджанняў, у той час як яго зніжаны каэфіцыент цеплавога росту (~ 4.0 × 10 ⁻⁶/ К) спрыяе выключнай устойлівасці да тэрмічнага ўдару.
Гэтыя ўнутраныя ўласцівасці захоўваюцца і пры тэмпературах, якія перавышаюць 1600 °C, дазваляючы SiC захоўваць архітэктурную цэласнасць пры працяглым прамым уздзеянні талай сталі, выгляд, і рэактыўныя газы.
У адрозненне ад аксіднага фарфору, напрыклад, гліназёму, SiC не лёгка рэагуе на вуглярод або тып лёгкаплаўкай эўтэктыкі ў мінімізуючых умовах, важная перавага ў апрацоўцы металургіі і паўправаднікоў.
Пры вырабе ў тыглі– пасудзіны, зробленыя для ўключэння і цеплыні матэрыялаў– SiC перавышае традыцыйныя матэрыялы, такія як кварц, графіт, і гліназём як па працягласці жыцця, так і па цэласнасці працэсу.
1.2 Мікраструктура і механічная бяспека
Прадукцыйнасць тыгляў з SiC старанна залежыць ад іх мікраструктуры, які абапіраецца на метад вытворчасці і інгрэдыенты спякання, якія выкарыстоўваюцца.
Вогнетрывалыя тыглі звычайна вырабляюцца з выкарыстаннем адказнага злучэння, дзе кіпрыя вугляродныя нарыхтоўкі прасякнуты звадкаваным крэмніем, утвараючы β-SiC праз адказ Si(л) + С(с) → SiC(с).
Гэты працэс стварае кампазітную структуру першаснага SiC з рэшткавым бясплатным крэмніем (5– 10%), што павышае цеплаправоднасць, але можа абмежаваць выкарыстанне 1414 °C(каэфіцыент плаўлення крэмнію).
І наадварот, цалкам спеченные тыглі з SiC вырабляюцца шляхам спякання ў цвёрдым стане або ў вадкай фазе з выкарыстаннем дабавак бору і вугляроду або аксіду алюмінія і трыясу ітрыю, дасягненне блізкай да тэарэтычнай шчыльнасці і большай чысціні.
Яны дэманструюць выдатную ўстойлівасць да паўзучасці і абарону ад акіслення, аднак больш дарагія і складаныя ў вырабе ў вялікіх памерах.
( Тыглі з карбіду крэмнія)
Дробназярністы, перапляценне мікраструктуры спеченного SiC забяспечвае выключную ўстойлівасць да тэрмічнага знясілення і механічнага распаду, крытычны пры працы з звадкаваным крэмніем, германій, або III-V злучэнняў у працэдурах распрацоўкі крышталяў.
Дызайн бардзюра зерня, уключаючы кантроль другіх ступеняў і сітаватасці, гуляе важную функцыю ў забеспячэнні трываласці пры цыклічным награванні і агрэсіўных хімічных асяроддзях.
2. Цеплавыя характарыстыкі і ўстойлівасць да навакольнага асяроддзя
2.1 Цеплаправоднасць і размеркаванне цяпла
Адным з вызначальных пераваг тыгляў з SiC з'яўляецца іх высокая цеплаправоднасць, што забяспечвае хуткі і раўнамерны перанос цяпла на працягу высокай тэмпературы.
У адрозненне ад прадуктаў з нізкай праводнасцю, такіх як убудаваны дыяксід крэмнія (1– 2 ж/(м · К)), SiC эфектыўна рассейвае цеплавую энергію па сценцы тыгля, памяншэнне лакалізаваных гарачых кропак і цеплавых градыентаў.
Гэтая гармонія неабходная ў такіх працэсах, як накіраванае зацвярдзенне мультыкрышталічнага крэмнію для фотаэлектрыкі, дзе аднастайнасць ўзроўню тэмпературы непасрэдна ўплывае на высокую якасць крышталя і таўшчыню дэфектаў.
Сумесь высокай праводнасці і паніжанага цеплавога пашырэння выклікае выключна высокі крытэрый цеплавога ўдару (R = k(1 - н)а/ с), робячы тыглі з карбіду карбіду ўстойлівымі да парэпання падчас хуткіх цыклаў нагрэву або астуджэння дома.
Гэта дазваляе павялічыць хуткасць сістэмы ацяплення, палепшаная прапускная здольнасць, і памяншэнне часу прастою ў выніку выхаду з ладу тыгля.
Больш за тое, Здольнасць матэрыялу супрацьстаяць шматразовым цеплавым байкам без значнага разбурэння робіць яго прыдатным для апрацоўкі ў камерцыйных абагравальніках, якія працуюць вышэй 1500 °C.
2.2 Акісленне і хімічная сумяшчальнасць
Пры падвышанай тэмпературы паветра, SiC лёгка акісляецца, утвараючы ахоўны пласт з аморфнага кремнезема (SiO ДВА) на яго паверхні: SiC + 3/2 O ₂ → SiO ДВА + CO.
Гэты пласт глазуры ўшчыльняецца пры высокіх тэмпературах, дзейнічаючы як дыфузійны бар'ер, які больш запавольвае акісленне і абараняе асноўную структуру керамікі.
Аднак, ва ўмовах памяншэння тэмпературы або ва ўмовах вакууму– звычайна пры апрацоўцы паўправаднікоў і сталі– акісленне прыгнечана, і SiC працягвае быць хімічна ўстойлівым у параўнанні з расплаўленым крэмніем, лёгкі алюміній, і некалькі дзындраў.
Ён устойлівы да растварэння і рэагавання на звадкаваны крэмній 1410 °C, хоць працяглае ўздзеянне можа прывесці да невялікага назапашвання вугляроду або шурпатасці інтэрфейсу.
Вырашальна, SiC не пераносіць металічных забруджванняў у далікатныя расплавы, важная патрэба ў вытворчасці электроннага крэмнію, дзе забруджванне Fe, Cu, або Cr павінен быць ніжэй узроўняў ppb.
Аднак, неабходна выконваць асцярожнасць пры апрацоўцы шчолачназямельных металаў або вельмі спагадных аксідаў, так як некаторыя могуць зношвацца SiC пры сур'ёзных тэмпературных узроўнях.
3. Вытворчыя працэсы і кантроль якасці
3.1 Метады будаўніцтва і кантроль памераў
Вытворчасць тыгляў з карбіду карбіду ўключае фарміраванне, сушка, і высокатэмпературнае спяканне або прасочванне, з метадамі, выбранымі на аснове неабходнай чысціні, памер, і прымяненне.
Звычайныя стратэгіі стварэння ўключаюць ізастатычнае прэсаванне, экструзія, і слізгаценне, кожны прапануе розную ступень дакладнасці памераў і мікраструктурнай аднастайнасці.
Для вялікіх тыгляў, якія выкарыстоўваюцца для распаўсюджвання сонечных зліткаў, изостатическое прэсаванне забяспечвае стабільную таўшчыню і таўшчыню паверхні сценкі, памяншэнне пагрозы нераўнамернага тэрмічнага росту і адмовы.
Рэакцыйна звязаны SiC (РБСК) тыглі даступныя па цане і звычайна выкарыстоўваюцца ў ліцейных цэхах і на сонечных рынках, хоць перыядычныя крэмнія абмежаванні максімальнай тэмпературы раствора.
Спечаны SiC (SSiC) версіі, у той час як дадатковыя затраты, справа дзіўнай чысціні, цвёрдасць, і ўстойлівасць да хімічнага ўздзеяння, што робіць іх прыдатнымі для высокакаштоўных прыкладанняў, такіх як распрацоўка крышталяў GaAs або InP.
Для дасягнення жорсткіх супраціваў пасля спякання можа спатрэбіцца дакладная механічная апрацоўка, асабліва для тыгляў, якія выкарыстоўваюцца пры замярзанні вертыкальных схілаў (VGF) або Чахральскі (CZ) сістэмы.
Аздабленне паверхні мае вырашальнае значэнне для памяншэння месцаў зараджэння дэфектаў і забеспячэння плыўнага патоку расплаву на працягу ўсяго распаўсюджвання.
3.2 Кантроль якасці і праверка эфектыўнасці
Строгі кантроль якасці важны для забеспячэння надзейнасці і працяглага тэрміну службы тыгляў з карбіду карбіду ў патрабавальных умовах эксплуатацыі.
Для выяўлення ўнутраных расколін выкарыстоўваюцца метады неразбуральнага аналізу, такія як ультрагукавой скрынінг і рэнтгенаўская тамаграфія, прасторы, або варыяцыі таўшчыні.
Хімічны аналіз з выкарыстаннем XRF або ICP-MS пацвярджае нізкую ступень металічнага забруджвання, у той час як цеплаправоднасць і трываласць на выгіб вызначаюцца для праверкі кансістэнцыі прадукту.
Тыглі перад пастаўкай часта падвяргаюцца мадэляваным цеплавым цыклам, каб вызначыць магчымыя рэжымы адмовы.
Адсочванне набору і акрэдытацыя з'яўляюцца звычайнай з'явай у ланцугах паставак паўправаднікоў і аэракасмічнай прамысловасці, дзе няспраўнасць кампанентаў можа прывесці да дарагіх вытворчых страт.
4. Прыкладанні і тэхнічны эфект
4.1 Паўправадніковая і фотаэлектрычная прамысловасць
Тыглі з карбіду крэмнію гуляюць вырашальную ролю ў вытворчасці крэмнію высокай чысціні як для мікраэлектронікі, так і для сонечных элементаў.
У накіраваных печах застывання для мультыкрышталічных фотаэлектрычных зліткаў, вялікія SiC тыглі выступаюць у якасці асноўнага кантэйнера для звадкаванага крэмнію, падтрымліваючы высокі ўзровень тэмпературы 1500 ° C на працягу шматлікіх цыклаў.
Іх хімічная інертнасць спыняе забруджванне, у той час як іх цеплавая абарона забяспечвае паслядоўныя франты застывання, што прыводзіць да больш якасных пласцін з меншай колькасцю памылак і межаў зерняў.
Некаторыя вытворцы пакрываюць унутраную паверхню нітрыдам крэмнія або дыяксідам крэмнія, каб дадаткова паменшыць сувязь і палегчыць вызваленне злітка пасля астывання.
У маштабах даследаванняў Чахральскага рост складаных паўправаднікоў, меншага памеру SiC тыглі выкарыстоўваюцца для правядзення адтавання GaAs, InSb, або CdTe, дзе гранічная рэактыўнасць і бяспека памераў маюць вырашальнае значэнне.
4.2 Металургія, Фабрыка, і новыя тэхналогіі
За межамі паўправаднікоў, Тыглі з SiC незаменныя пры ачыстцы сталі, падрыхтоўка сплаву, і лабараторныя працэдуры плаўлення алюмінія, медзь, і рэдказямельных элементаў.
Іх устойлівасць да тэрмічнага ўдару і эрозіі робіць іх прыдатнымі для сістэм індукцыйнага і супраціўляльнага нагрэву ў ліцейных цэхах, дзе яны перажываюць альтэрнатывы графіту і гліназёму на некалькі цыклаў.
У адытыўнай вытворчасці рэагуючых металаў, Кантэйнеры SiC выкарыстоўваюцца ў індукцыйнай плаўцы пыласосаў для прадухілення няспраўнасці тыгля і забруджвання.
Узнікаючыя прымянення складаюцца з актыватараў расплаўленай солі і факусаваных сістэм сонечнай энергіі, дзе ёмістасці з SiC могуць уключаць высокатэмпературныя солі або вадкія металы для захоўвання цеплавой энергіі.
З бесперапынным развіццём інавацый у галіне спякання і дызайну пакрыццяў, Тыглі з SiC гатовыя падтрымліваць апрацоўку матэрыялаў наступнага пакалення, што робіць магчымым чысцей, нашмат больш эфектыўна, і маштабуюцца камерцыйныя цеплавыя сістэмы.
У рэзюмэ, тыглі з карбіду крэмнію ўяўляюць сабой найважнейшую тэхналогію высокатэмпературнага сінтэзу прадуктаў, спалучаючы выдатныя тэрм, механічныя, і хімічнай эфектыўнасці ў адной інжынернай часткі.
Іх распаўсюджанае прыняцце паўправаднікоў, сонечны, і металургічная прамысловасць падкрэслівае іх абавязак у якасці асновы сучаснага камерцыйнага фарфору.
5. Пастаўшчык
Кампанія Advanced Ceramics заснавана ў кастрычніку 17, 2012, гэта высокатэхналагічнае прадпрыемства, якое займаецца даследаваннямі і распрацоўкамі, вытворчасці, апрацоўка, продаж і тэхнічнае абслугоўванне керамічных матэрыялаў і вырабаў. Наша прадукцыя ўключае, але не абмяжоўваецца імі, керамічныя вырабы з карбіду бору, Керамічныя вырабы з нітрыду бору, Керамічныя вырабы з карбіду крэмнію, Керамічныя вырабы з нітрыду крэмнія, Керамічныя вырабы з дыяксіду цырконія, г.д. Калі вам цікава, калі ласка, не саромейцеся звяртацца да нас.
Тэгі: Тыглі з карбіду крэмнія, Кераміка з карбіду крэмнія, Керамічныя тыглі з карбіду крэмнія
Усе артыкулы і малюнкі з Інтэрнэту. Калі ёсць праблемы з аўтарскім правам, калі ласка, звяжыцеся з намі своечасова, каб выдаліць.
Запытайце нас