1. Principi proizvoda i strukturne karakteristike
1.1 Kristalokemija i polimorfizam
(Posude od silicij karbida)
Silicij karbid (SiC) je kovalentna keramika sastavljena od atoma silicija i ugljika postavljenih u tetraedarsku rešetku, razvija se među jednim od termički i kemijski najizdržljivijih materijala.
Postoji u preko 250 politipske vrste, sa 3C (kubični), 4H, i 6H heksagonalne strukture koje su najprikladnije za primjene pri visokim temperaturama.
Jaki Si– C obveznice, sa snagom veze koja ide dalje 300 kJ/mol, dati izvanrednu čvrstoću, toplinska vodljivost, i otpornost na toplinski udar i kemijski udar.
U primjenama lončića, sinterirani ili reakcijski vezani SiC odabran je zbog svoje sposobnosti održavanja arhitektonske stabilnosti pod jakim toplinskim gradijentima i destruktivnom rastaljenom atmosferom.
Za razliku od oksidne keramike, SiC ne poduzima razorne fazne prijelaze koliko njegov faktor sublimacije (~ 2700 °C), što ga čini prikladnim za trajni postupak iznad 1600 °C.
1.2 Toplinska i mehanička izvedba
Definirajuća karakteristika SiC talica je njihova visoka toplinska vodljivost– u rasponu od 80 do 120 W/(m · K)– koji reklamira jednoliku cirkulaciju topline i smanjuje toplinsku tjeskobu tijekom brzog grijanja ili klimatizacije.
Ova stambena nekretnina uvelike je u kontrastu s porculanom niske vodljivosti poput glinice (≈ 30 W/(m · K)), koji su osjetljivi na lomljenje pod toplinskim udarom.
SiC dodatno pokazuje izuzetnu mehaničku čvrstoću na povišenim temperaturnim razinama, zadržavajući preko 80% njegove otpornosti na savijanje na sobnoj temperaturi (koliko god 400 MPa) čak i kod 1400 °C.
Njegov smanjeni koeficijent toplinskog širenja (~ 4.0 × 10 ⁻⁶/ K) dodatno povećava otpornost na toplinski udar, presudno uzeti u obzir ponovljeno mijenjanje temperature okoline i razine funkcionalne temperature.
Osim toga, SiC pokazuje vrhunsku otpornost na trošenje i abraziju, osiguravanje dugog vijeka trajanja u atmosferama koje uključuju mehaničko rukovanje ili olujnu cirkulaciju odmrzavanja.
2. Metode proizvodnje i kontrola mikrostrukture
( Posude od silicij karbida)
2.1 Metode sinteriranja i metode zgušnjavanja
Industrijski SiC tiglovi prvenstveno se proizvode sinteriranjem bez pritiska, vezivanje odgovora, ili toplo prešanje, svaki nudi jedinstvene prednosti u cijeni, čistoća, i performanse.
Sinteriranje bez pritiska uključuje zbijanje velikog SiC praha s pomoćnim tvarima za sinteriranje kao što su bor i ugljik, udovoljeno obradom visokom temperaturom (2000– 2200 °C )u inertnoj atmosferi kako bi se postigla gustoća blizu teorijske.
Ova tehnika daje visoku čistoću, lončići visoke čvrstoće prikladni za rukovanje poluvodičima i naprednim legurama.
Reakcijski vezani SiC (RBSC) nastaje prodiranjem rastaljenog silicija u porozni ugljični preform, koji reagira stvarajući β-SiC sjedi, što rezultira spojem SiC i ponavljajućeg silicija.
Iako je malo smanjena toplinska vodljivost zbog dodataka metalnog silicija, RBSC pruža vrhunsku stabilnost dimenzija i nižu cijenu proizvodnje, što ga čini istaknutim za veliku komercijalnu upotrebu.
Vruće prešani SiC, iako skuplji, daje najveću debljinu i čistoću, rezerviran za ultra zahtjevne primjene kao što je razvoj monokristala.
2.2 Površina visoke kvalitete i geometrijske preciznosti
Strojna obrada nakon sinteriranja, koji se sastoji od mljevenja i pranja, osigurava specifične dimenzionalne otpore i glatke unutarnje površine koje smanjuju mjesta nukleacije i smanjuju opasnost od kontaminacije.
Površinska hrapavost se vrlo pažljivo kontrolira kako bi se zaustavilo prianjanje od odmrzavanja i olakšalo vrlo lako otpuštanje ojačanih proizvoda.
Geometrija lonca– kao što je debljina površine stijenke, kut suženja, i niže zakrivljenosti– je poboljšan za uravnoteženje toplinske mase, strukturalna izdržljivost, i kompatibilnost s plamenikom grijača.
Prilagođeni dizajni prilagođavaju se određenim količinama odmrzavanja, grijaći profili, i materijalna osjetljivost, jamče optimalnu učinkovitost kroz različite industrijske procese.
Napredna kontrola kvalitete, uključujući difrakciju X-zraka, skenirajuća elektronska mikroskopija, i ultrazvučni pregled, potvrđuje mikrostrukturnu homogenost i nedostatak problema poput pora ili pukotina.
3. Kemijska otpornost i interakcija s talinama
3.1 Inertnost u agresivnim sredinama
SiC tiglice pokazuju izvanrednu otpornost na kemijski napad rastaljenog čelika, vrsta, i neoksidirajuće soli, premašuje konvencionalnu grafitnu i oksidnu keramiku.
Sigurni su u kontaktu s rastaljenim aluminijem, bakar, srebro, i njihove legure, otporan na vlaženje i otapanje kao rezultat niske međufazne snage i stvaranja zaštitnih površinskih oksida.
U rukovanju silicijem i germanijem za fotonaponske uređaje i poluvodiče, SiC tiglice sprječavaju metalnu kontaminaciju koja bi mogla oslabiti digitalna stambena svojstva.
Međutim, pod ekstremno oksidirajućim uvjetima ili u vidljivosti alkalnih promjena, SiC može oksidirati i razviti silicij (SiO ₂), koji bi mogli još više reagirati na stvaranje silikata s niskim talištem.
Iz tog razloga, SiC najbolje odgovara neutralnim ili redukcijskim okruženjima, gdje je njegova stabilnost maksimalna.
3.2 Ograničenja i razmatranja kompatibilnosti
Usprkos svojoj žilavosti, SiC nije univerzalno inertan; reagira s određenim rastaljenim proizvodima, posebno metali skupine željeza (Fe, U, Co) na visokim temperaturama s procesima karburizacije i otapanja.
U obradi ukapljenog čelika, SiC tiglovi se brzo kvare i zbog toga se izbjegavaju.
Na sličan način, antacidi i zemnoalkalijski čelici (npr., Li, Već, ca) može minimizirati SiC, lansiranje ugljika i stvaranje silicida, ograničavajući njihovu upotrebu u sintezi baterijskog materijala ili reaktivnom lijevanju čelika.
Za tekuće staklo i keramiku, SiC je obično kompatibilan, ali može predstavljati silicij u tragovima izravno u iznimno osjetljivim optičkim ili elektroničkim staklima.
Prepoznavanje ovih interakcija specifičnih za materijale neophodno je za odabir odgovarajuće vrste lončića i jamčenje čistoće procesa i dugovječnosti lončića.
4. Industrijske primjene i tehnološka evolucija
4.1 Metalurgija, Poluvodič, i sektori obnovljive energije
SiC tiglice su ključne u proizvodnji multikristalnih i monokristalnih silicijevih ingota za solarne baterije, gdje mogu izdržati produljeno izravno izlaganje rastaljenom siliciju na ~ 1420 °C.
Njihova toplinska sigurnost čini određenu ravnomjernu kondenzaciju i smanjuje gustoću dislokacija, izravno utječu na solarnu učinkovitost.
U tvornicama, SiC lončići se koriste za topljenje obojenih metala kao što su aluminij i mesing, pruža dulji životni vijek i smanjen razvoj troske u usporedbi s glineno-grafitnim opcijama.
Dodatno se koriste u visokotemperaturnom laboratoriju za termogravimetrijsku procjenu, diferencijalna skenirajuća kalorimetrija, i sinteza sofisticiranih porculana i intermetalnih spojeva.
4.2 Modni trendovi budućnosti i napredna kombinacija proizvoda
Primjene u nastajanju sastoje se od upotrebe SiC lonaca u probiru nuklearnih proizvoda sljedeće generacije i reaktorima rastaljene soli, gdje se procjenjuje njihova otpornost na zračenje i rastaljene fluoride.
Premazi kao što je pirolitički bor nitrid (PBN) ili itrija (Y DVA O ₃) nanose se na SiC površine kako bi se dodatno povećala kemijska inertnost i zaustavila difuzija silicija u postupcima ultravisoke čistoće.
U razvoju je aditivna proizvodnja SiC elemenata pomoću mlaznice veziva ili stereolitografije, privlačne geometrije postrojenja i brza izrada prototipova za specijalizirane dizajne lonaca.
Kako raste potreba za energetski učinkovitim, dugotrajan, i rukovanje visokom temperaturom bez kontaminacije, lončići od silicij-karbida sigurno će ostati kamen temeljac moderne tehnologije u proizvodnji naprednih proizvoda.
U zaključku, lončići od silicij-karbida predstavljaju kritičan dopuštajući element u visokotemperaturnim industrijskim i kliničkim postupcima.
Njihova nenadmašna kombinacija toplinske stabilnosti, mehanička žilavost, a otpornost na kemikalije čini ih materijalom izbora za primjene u kojima su učinkovitost i pouzdanost ključni.
5. Davatelj
Advanced Ceramics osnovan je listopada 17, 2012, je visokotehnološko poduzeće posvećeno istraživanju i razvoju, proizvodnja, obrada, prodaja i tehničke usluge keramičkih srodnih materijala i proizvoda. Naši proizvodi uključuju, ali nisu ograničeni na keramičke proizvode od bor karbida, Keramički proizvodi od borovog nitrida, Keramički proizvodi od silicij karbida, Keramički proizvodi od silicijevog nitrida, Keramički proizvodi od cirkonijevog dioksida, itd. Ako ste zainteresirani, slobodno nas kontaktirajte.
oznake: Posude od silicij karbida, Silicij karbid keramika, Keramički tiglovi od silicij karbida
Svi članci i slike su s interneta. Ako postoje problemi s autorskim pravima, kontaktirajte nas na vrijeme za brisanje.
Upitajte nas