1. Creat Bunúsacha agus Ilmhoirfeacht Carbide Sileacain
1.1 Ceimic Criostail agus Éagsúlacht Ilchineálach
(Ceirmeacht Sileacain Carbide)
Comhdhúile sileacain (SiC) is táirge ceirmeach é a chloítear go comhfhiúsach comhdhéanta d’adaimh sileacain agus charbóin a bhunaítear i rialú teitrihéadrach, ag forbairt laitís criostail an-seasmhach agus láidir.
Murab ionann agus go leor criadóireacht traidisiúnta, Ní bhíonn soléite ag SiC, creat criostail ar leith; ina ionad, léiríonn sé ceint mhórthaibhseach ar a dtugtar ilitíopachas, áit ar féidir cruth a chur ar an struchtúr ceimiceach céanna 250 polytypes ar leith, gach ceann acu éagsúil sa seicheamh cruachta de chiseanna adamhach atá dlúthphacáistithe.
Tá 3C-SiC ar cheann de na polytypes is suntasaí ó thaobh na teicneolaíochta de (ciúbach, creat meascán since), 4H-SiC, agus 6H-SiC (an dá heicseagánach), gach tairiscint leictreonach éagsúla, teirmeach, agus foirgnimh mheicniúla.
3C-SiC, ar a dtugtar freisin beta-SiC, foirmítear é de ghnáth ag teochtaí laghdaithe agus tá sé inmhéadrach, agus polytypes 4H agus 6H, dá dtagraítear mar alfa-SiC, Tá siad i bhfad níos cobhsaí go teirmeach agus go ginearálta úsáidtear iad in iarratais ardteochta agus digiteacha.
Cumasaíonn an éagsúlacht struchtúrach seo rogha ábhar spriocdhírithe bunaithe ar an bhfeidhmchlár ainmnithe, cibé an bhfuil sé i bhfeistí leictreonacha cumhachta, meaisínithe ardluais, nó timpeallachtaí teirmeacha tromchúiseacha.
1.2 Cáilíochtaí Nascála agus Tréithe Thorthaí
Eascraíonn stamina SiC óna bhannaí láidre comhfhiúsacha Si-C, atá gearr ó thaobh fad agus an-treoch, líonra righin tríthoiseach mar thoradh air.
Cuireann an socrú nasctha seo tithe meicniúla den scoth i láthair, lena n-áirítear daingneacht ard (coitianta 25– 30 GPa ar an raon Vickers), stamina flexural den scoth (oiread agus 600 MPa le haghaidh cineálacha sintéaraithe), agus sturdiness crack maith faoi chriadóireacht eile.
Cuireann an nádúr comhfhiúsach le seoltacht theirmeach níos fearr SiC freisin, is féidir a fháil go dtí 120– 490 W/m · K ag brath ar an polytype agus íonachta– cosúil le roinnt miotail agus i bhfad níos mó ná an chuid is mó porcelains ailtireachta.
Ina theannta sin, Léiríonn SiC comhéifeacht íseal forbartha teirmeach, timpeall 4.0– 5.6 × 10 ⁻⁶/ K, a, nuair a chomhcheangal le seoltacht teirmeach ard, cuireann sé friotaíocht turrainge teirmeach iontach.
Tugann sé seo le tuiscint gur féidir le comhpháirteanna SiC coigeartuithe tapa teochta a dhéanamh gan scoilteadh, tréith ríthábhachtach in iarratais ar nós páirteanna téitheoir, malartóirí te, agus córais cosanta teirmeacha aeraspáis.
2. Straitéisí Sintéise agus Láimhseála do Cheirmeacht Sileacain Carbide
( Ceirmeacht Sileacain Carbide)
2.1 Príomh-Chuir Chuige Déantúsaíochta: Ó Acheson go Ard-Sintéis
Téann táirgeadh tionsclaíoch chomhdhúile sileacain siar go dtí deireadh an 19ú haois le forbairt nós imeachta Acheson, modh laghdaithe carbothermal ina bhfuil shilice ardíonachta (SiO ₂) agus carbón (cóc ola de ghnáth) a théitear go teocht os cionn 2200 ° C i téitheoir friotaíochta leictreach.
Cé go leanann an modh seo de bheith in úsáid go coitianta chun púdar amh SiC a ghiniúint le haghaidh scríobaigh agus teasfhulangacha, táirgeann sé ábhar le neamhíonachtaí agus moirfeolaíocht na gcáithníní míchothrom, srian a chur lena húsáid i gceirmeacht ardfheidhmíochta.
Mar thoradh ar fheabhsuithe nua-aimseartha tá bealaí malartacha sintéise cosúil le sil-leagan ceimiceach gaile (CVD), a chruthaíonn ultra-ard-íonachta, SiC aonchriostail le haghaidh feidhmchláir leathsheoltóra, agus sintéis le cúnamh léasair nó plasma-fheabhsaithe do phúdair nanascála.
Ceadaíonn na teicníochtaí sofaisticiúla seo smacht cruinn ar stoichiometry, toise na gcáithníní, agus íonacht chéim, tábhachtach chun SiC a chur in oiriúint d'éilimh dearaidh ar leith.
2.2 Dlúsú agus Rialú Micristruchtúrach
I measc na ndeacrachtaí is fearr maidir le poircealláin SiC a tháirgeadh tá dlús iomlán a bhaint amach mar gheall ar a nascadh comhfhiúsach láidir agus a chomhéifeachtaí féin-idirleata íseal., a chuireann bac ar shintéiriú caighdeánach.
Chun seo a shárú, forbraíodh roinnt sainstraitéisí dlúthúcháin.
Is éard atá i gceist le nascadh imoibriúcháin ná réamhfhoirm phóiriúil charbóin a insíothlú le sileacan leáite, a fhreagraíonn do SiC a fhorbairt in situ, mar thoradh ar chomhpháirt gar-líon-cruth le fíorbheagán crapadh.
Baintear sintéiriú gan bhrú amach trí áiseanna shintéirithe amhail bórón agus carbón a áireamh, a fhógraíonn idirleathadh teorann gráin agus deireadh a chur le pores.
Fáscadh te agus brú isostatach te (HIP) strus seachtrach a chur i bhfeidhm ar fud an téimh, ag ligean do dhlúsú iomlán ag leibhéil laghdaithe teochta agus ag cruthú ábhair le hairíonna meicniúla suntasacha cónaithe nó tráchtála.
Leis na cineálacha cur chuige próiseála seo is féidir páirteanna SIC a thógáil le mionghráin, micreastruchtúir aonfhoirmeacha, tábhachtach chun neart a uasmhéadú, friotaíocht a chaitheamh, agus sláine.
3. Éifeachtúlacht Phraiticiúil agus Feidhmchláir Ilfheidhmeacha
3.1 Athléimneacht Theirmeach agus Mheicniúil i dTimpeallacht Thromchúiseach
Déantar poircealláin chomhdhúile sileacain a mheaitseáil go sainiúil le haghaidh nósanna imeachta i gcás fadhbanna tromchúiseacha mar gheall ar a gcumas cobhsaíocht struchtúrach a choinneáil ag teas, seasamh in aghaidh ocsaídiúcháin, agus caitheamh meicniúil a sheasamh.
I dtimpeallachtaí ocsaídeacha, Cruthaíonn SiC shilice sábháilteachta (SiO ₂) ciseal ar a limistéar dromchla, a laghdaíonn tuilleadh ocsaídiúcháin agus a cheadaíonn úsáid leanúnach ag leibhéil teochta oiread agus is 1600 °C.
Seo friotaíocht ocsaídiúcháin, comhtháite le friotaíocht ard creep, déanann SiC oiriúnach do pháirteanna i ngineadóirí gáis, seomraí dócháin, agus malartóirí te ardéifeachtúlachta.
Déantar a chruas eisceachtúil agus a fhriotaíocht scríobach a shaothrú in iarratais tráchtála ar nós páirteanna caidéil sciodair, soic sandblasting, agus gléasanna gearrtha, áit a dtiocfadh meath tapa ar roghanna miotail eile.
Thairis sin, Mar gheall ar leathnú teirmeach laghdaithe SiC agus seoltacht ard teirmeach is táirge molta é le haghaidh scátháin i teileascóip spáis agus i gcórais léasair., áit a bhfuil slándáil tríthoiseach faoi rothaíocht theirmeach ríthábhachtach.
3.2 Feidhmchláir Leictreacha agus Leathsheoltóra
Thar a áirgiúlacht struchtúrach, Tá feidhm bhunathraithe ag cairbíd sileacain i réimse na leictreonaice cumhachta.
4H-SiC, go háirithe, seilbh bandgap leathan de garbh 3.2 eV, ligean do ghléasanna rith ag voltais níos airde, teochtaí, agus rialtacht aistrithe ná leathsheoltóirí traidisiúnta sileacain-bhunaithe.
Tá uirlisí cumhachta mar thoradh air seo– mar dé-óid Schottky, MOSFETanna, agus JFETanna– le caillteanais cumhachta íslithe go suntasach, méid meánmhéide níos lú, agus éifeachtacht treisithe, a úsáidtear go forleathan faoi láthair i bhfeithiclí leictreacha, inverters acmhainní in-athnuaite, agus córais ghreille ciallmhar.
Réimse leictreach ard-mhífheidhmithe SiC (faoi 10 uair sin sileacain) ceadaíonn sraitheanna srutha níos tanaí, ar-friotaíocht a íoslaghdú agus feidhmíocht ghiuirléid a fheabhsú.
Ina theannta sin, Cuidíonn seoltacht ard teirmeach SiC le scaipeadh te go rathúil, an gá atá le córais mhóra aerchóirithe a íoslaghdú agus níos mó fós a chumasú, comhpháirteanna leictreonacha iontaofa.
4. Teorainneacha Ag Éirí Amach agus Forbhreathnú Todhchaí i dTeicneolaíocht Carbide Sileacain
4.1 Teaglaim i Réitigh Ardchumhachta agus Aeraspáis
Tá an t-aistriú athfhillteach go fuinneamh slachtmhar agus iompar fuinnmhithe ag tiomáint éileamh gan aon mhacasamhail ar ghnéithe atá bunaithe ar SiC.
In inverters gréine, tiontairí cumhachta gaoithe, agus córais bhainistíochta ceallraí, Cuireann uirlisí SiC le héifeachtacht chomhshó cumhachta níos airde, laghdú díreach ar sceitheadh carbóin agus ar chostais oibriúcháin.
In aeraspáis, Comhdhéanta maitrís SiC atá treisithe le snáithíní (CMCanna SiC/Sic) á gcruthú le haghaidh lanna tuirbíní gaoithe, líneálacha combustor, agus córais slándála teirmeach, ag soláthar coigilteas costais meáchain agus gnóthachain feidhmíochta thar sár-chóimhiotail nicil-bhunaithe.
Is féidir leis na comhdhúile ceirmeacha maitrís seo a reáchtáil ag teochtaí a sháraíonn 1200 °C, rud a fhágann gur féidir scairdinnill den chéad ghlúin eile a bhfuil comhréireanna sá-go-meáchain níos mó acu agus feidhmíocht feabhsaithe gáis.
4.2 Nanaitheicneolaíocht agus Feidhmchláir Chandamach
Ag an nanoscale, léiríonn cairbíd sileacain foirgnimh chandamach ar leith atá á seiceáil amach le haghaidh teicneolaíochtaí den chéad ghlúin eile.
Tá polytypes áirithe d’oscailtí sileacain óstacha SiC agus d’fholúntais a fheidhmíonn mar shaincheisteanna frithghníomhacha, ag feidhmiú mar phíosaí beaga chandamach (cubaid) d’fheidhmchláir chandamacha ríomhaire agus chandamacha.
Is féidir na fadhbanna seo a chur chun cinn go optúil, rialaithe, agus athbhreithniú amach ag teocht an tseomra, buntáiste suntasach thar go leor córais chandamach eile a éilíonn fadhbanna crióigineacha.
Thairis sin, Tá nanacháithníní SiC agus nanacháithníní á bhfiosrú le húsáid i ngiuirléidí astaíochta allamuigh, fótacatalysis, agus íomháú bithleighis mar gheall ar a gcóimheas ard gné, slándáil cheimiceach, agus maoin chónaithe nó thráchtála leictreonach intiúnta.
De réir mar a théann staidéar chun cinn, comhshamhlú SiC ceart isteach i gcórais chandamach trasphórtha agus i bhfeistí nanaleictrimheicniúla (NEMS) geallann go méadóidh sé a dualgas thar réimsí deartha traidisiúnta.
4.3 Fachtóirí Inbhuanaitheachta agus Saolré Le Breathnú
Tá táirgeadh SiC dian ar fhuinneamh, go háirithe i sintéis ard-teocht agus próisis shintéirithe.
Mar sin féin, na buntáistí marthanacha a bhaineann le heilimintí SiC– cosúil le saolré fada, laghdaigh cothabháil, agus éifeachtacht fheabhsaithe an chórais– go hiondúil sáraíonn sé an tionchar éiceolaíoch tosaigh.
Tá tionscnaimh ar bun chun bealaí déantúsaíochta níos inbhuanaithe a chruthú, comhdhéanta de shintéiriú micreathonnta, déantúsaíocht breiseán (3D priontáil) de SiC, agus dramhaíl SiC a athchúrsáil ó phróiseáil sliseog leathsheoltóra.
Tá sé mar aidhm ag na dul chun cinn seo tomhaltas cumhachta a laghdú, dramhaíl ábhar a íoslaghdú, agus tacú leis an aeráid chruinn eacnamaíoch in earnálacha ardleibhéil.
Mar fhocal scoir, Is ionann poircealláin chomhdhúile sileacain agus eochairchloch na heolaíochta táirgí comhaimseartha, an bhearna idir marthanacht ailtireachta agus solúbthacht phraiticiúil a líonadh.
Ó chumasú córais chumhachta níos glaine go nuálaíocht chandamach a chumhachtú, Tá SiC fós ag déanamh ath-shainmhíniú ar theorainneacha an méid is féidir i ndearadh agus i dtaighde eolaíoch.
De réir mar a thagann teicnící láimhseála chun cinn agus feidhmchláir úrnua chun cinn, fanann todhchaí chomhdhúile sileacain thar a bheith geal.
5. Soláthraí
Bunaíodh Ardcheirmeacht i mí Dheireadh Fómhair 17, 2012, Is fiontar ardteicneolaíochta tiomanta do thaighde agus forbairt, táirgeadh, próiseáil, díolacháin agus seirbhísí teicniúla ábhar agus táirgí coibhneasta ceirmeacha. Áirítear ar ár gcuid táirgí ach gan a bheith teoranta do Tháirgí Ceirmeacha Bórón Carbide, Táirgí Ceirmeacha Nítríde Bórón, Táirgí Ceirmeacha Silicon Carbide, Táirgí Ceirmeacha Nítríde Sileacain, Táirgí Ceirmeacha Dé-ocsaíd Siorcóiniam, srl. Má tá suim agat, bíodh leisce ort teagmháil a dhéanamh linn.([email protected])
Clibeanna: Ceirmeacht Sileacain Carbide,chomhdhúile sileacain,praghas chomhdhúile sileacain
Tá gach alt agus pictiúr ón Idirlíon. Má tá aon saincheisteanna cóipchirt, déan teagmháil linn le do thoil in am a scriosadh.
Fiosraigh sinn