Սիլիցիումի կարբիդի կարասներ: Բարձր ջերմաստիճանի կայունություն պահանջկոտ ջերմային գործընթացների համար կերամիկական կարաս

1. Ապրանքի սկզբունքները և կառուցվածքային բնութագրերը

1.1 Բյուրեղային քիմիա և պոլիմորֆիզմ

(Սիլիցիումի կարբիդի կարասներ)

Սիլիցիումի կարբիդ (SiC) կովալենտ կերամիկա է, որը կազմված է սիլիցիումի և ածխածնի ատոմներից, որոնք տեղադրված են քառանիստ ցանցի մեջ, զարգանում է ջերմային և քիմիապես առավել դիմացկուն նյութերից մեկը, որը հասկանալի է.

Այն գոյություն ունի ավելի 250 պոլիտիպիկ տեսակներ, 3C-ի հետ (խորանարդ), 4Հ, և 6H վեցանկյուն կառուցվածքները առավել հարմար են բարձր ջերմաստիճանի կիրառման համար.

Ուժեղ Սի– C պարտատոմսեր, կապի ուժով, որն անցնում է այն կողմ 300 կՋ/մոլ, հաղորդում է արտասովոր ամրություն, ջերմային հաղորդունակություն, և դիմադրություն ջերմային ցնցումների և քիմիական հարվածների.

Կաթսայի կիրառություններում, սինթրած կամ ռեակցիայի հետ կապված SiC-ն ընտրվում է այն պատճառով, որ նա կարող է պահպանել ճարտարապետական ​​կայունությունը խիստ ջերմային գրադիենտների և կործանարար հալած մթնոլորտի պայմաններում:.

Ի տարբերություն օքսիդ կերամիկայի, SiC-ը չի ձեռնարկում խանգարող փուլային անցումներ այնքան, որքան իր սուբլիմացիայի գործոնը (~ 2700 ° C), այն հարմարեցնելով վերը նշված կայուն ընթացակարգին 1600 ° C.

1.2 Ջերմային և մեխանիկական կատարում

SiC կարասների որոշիչ հատկանիշը նրանց բարձր ջերմային հաղորդունակությունն է– սկսած 80 դեպի 120 Վ/(մ · Կ)– որը գովազդում է ջերմության միասնական շրջանառությունը և նվազեցնում ջերմային անհանգստությունը արագ ջեռուցման կամ օդորակման ընթացքում.

Այս բնակելի անշարժ գույքը մեծապես հակադրվում է ցածր հաղորդունակությամբ ճենապակյա ճենապակներին, ինչպիսին է ալյումինը (≈ 30 Վ/(մ · Կ)), որոնք խոցելի են ջերմային ցնցումների ժամանակ կոտրվելու համար.

SiC-ը լրացուցիչ ցուցադրում է բացառիկ մեխանիկական ուժ բարձր ջերմաստիճանի մակարդակներում, պահպանելով ավելի 80% սենյակային ջերմաստիճանի ճկման դիմացկունությունը (այնքան, որքան 400 ՄՊա) նույնիսկ ժամը 1400 ° C.

Նրա ջերմային ընդլայնման նվազեցված գործակիցը (~ 4.0 × 10 6/ Կ) ավելի է բարձրացնում ջերմային ցնցումների դիմադրությունը, Կարևոր է հաշվի առնել կրկնվող հեծանիվը շրջակա միջավայրի և ֆունկցիոնալ ջերմաստիճանի մակարդակների միջև.

Բացի այդ, SiC-ը ցույց է տալիս պրեմիում մաշվածության և քայքայումի դիմադրություն, ապահովելով երկար սպասարկման ժամկետ այն մթնոլորտում, որը ենթադրում է մեխանիկական բեռնաթափում կամ փոթորիկ հալեցման շրջանառություն.

2. Արտադրության մեթոդներ և միկրոկառուցվածքային հսկողություն

( Սիլիցիումի կարբիդի կարասներ)

2.1 Պղտորման մեթոդներ և խտացման մեթոդներ

Արդյունաբերական SiC կարասները հիմնականում արտադրվում են առանց ճնշման սինտրինգի միջոցով, արձագանքման կապ, կամ տաք սեղմում, յուրաքանչյուրն առաջարկում է արժեքի եզակի առավելություններ, մաքրություն, և կատարումը.

Անճնշումային սինթրինգը ներառում է մեծ SiC փոշի խտացնելը սինթրման միջոցներով, ինչպիսիք են բորը և ածխածինը, համապատասխանում է բարձր ջերմաստիճանի բուժմանը (2000– 2200 ° C )իներտ մթնոլորտում՝ մոտ տեսական խտություն ձեռք բերելու համար.

Այս տեխնիկան տալիս է բարձր մաքրություն, բարձր ամրության կարասներ, որոնք հարմար են կիսահաղորդչային և առաջադեմ համաձուլվածքների մշակման համար.

Ռեակցիայի հետ կապված SiC (RBSC) ստեղծվում է ծակոտկեն ածխածնի նախածանցում հալած սիլիցիումով ներթափանցելով, որն արձագանքում է՝ ստեղծելով β-SiC նստվածք, արդյունքում առաջանում է SiC-ի և կրկնվող սիլիցիումի միացություն.

Մինչդեռ ջերմային հաղորդունակությունը մի փոքր նվազել է մետաղական սիլիցիումի հավելումների պատճառով, RBSC-ն ապահովում է մեծ չափերի կայունություն և արտադրության ավելի ցածր գին, դարձնելով այն հայտնի խոշոր առևտրային օգտագործման համար.

Տաք սեղմված SiC, թեև ավելի թանկ, տալիս է ամենամեծ հաստությունը և մաքրությունը, վերապահված է ծայրահեղ պահանջկոտ ծրագրերի համար, ինչպիսիք են մեկ բյուրեղյա մշակումը.

2.2 Մակերեւութային բարձր որակ և երկրաչափական ճշգրտություն

Հետագլուխ մշակում, բաղկացած հղկումից և լվացումից, ապահովում է հատուկ ծավալային դիմադրություններ և հարթ ներքին մակերեսներ, որոնք նվազեցնում են միջուկային կայքերը և նվազեցնում աղտոտման վտանգը.

Մակերեւույթի կոշտությունը շատ ուշադիր է հաջողվում դադարեցնել հալեցման ամրացումը և հեշտացնել ուժեղացված արտադրանքի շատ հեշտ ազատումը.

Կաթսայի երկրաչափություն– ինչպիսիք են պատի մակերեսի հաստությունը, կոն անկյուն, և ավելի ցածր կորություն– ուժեղացված է ջերմային զանգվածը հավասարակշռելու համար, կառուցվածքային կայունություն, և համատեղելիություն ջեռուցիչի այրիչի հետ.

Հարմարեցված նմուշները տեղավորում են որոշակի հալման ծավալներ, ջեռուցման պրոֆիլներ, և նյութական զգայունությունը, երաշխավորում է օպտիմալ արդյունավետություն տարբեր արդյունաբերական գործընթացներում.

Ընդլայնված որակի վերահսկում, ներառյալ ռենտգենյան դիֆրակցիան, սկանավորող էլեկտրոնային մանրադիտակ, և ուլտրաձայնային հետազոտություն, հաստատում է միկրոկառուցվածքի միատարրությունը և այնպիսի խնդիրների բացակայությունը, ինչպիսիք են ծակոտիները կամ ճեղքերը.

3. Քիմիական դիմադրություն և փոխազդեցություն հալվածքների հետ

3.1 Իներտություն ագրեսիվ միջավայրում

SiC կարասները ցուցադրում են ակնառու դիմադրություն հալված պողպատների քիմիական հարձակմանը, բարի, և ոչ օքսիդացնող աղեր, գերազանցում է սովորական գրաֆիտի և օքսիդի կերամիկան.

Նրանք ապահով են հալած ալյումինի հետ շփման մեջ, պղինձ, արծաթ, և դրանց համաձուլվածքները, դիմադրում է թրջմանը և լուծարմանը ցածր միջերեսային հզորության և պաշտպանիչ մակերեսային օքսիդների ձևավորման արդյունքում.

Ֆոտովոլտային և կիսահաղորդիչների համար սիլիցիումի և գերմանիումի մշակման մեջ, SiC կարասները կանխում են մետաղական աղտոտումը, որը կարող է թուլացնել թվային բնակելի տարածքները.

Այնուամենայնիվ, ծայրահեղ օքսիդացման պայմաններում կամ ալկալային փոփոխությունների տեսանելիության պայմաններում, SiC-ը կարող է օքսիդանալ՝ առաջացնելով սիլիցիում (SiO 2), որոնք կարող են ավելի շատ արձագանքել՝ առաջացնելով ցածր հալման կետով սիլիկատներ.

Այդ պատճառով, SiC-ը լավագույնս համապատասխանում է չեզոք կամ նվազեցնող միջավայրերին, որտեղ նրա կայունությունը առավելագույնի է հասցվում.

3.2 Սահմանափակումներ և համատեղելիության նկատառումներ

Չնայած իր կոշտությանը, SiC-ը համընդհանուր իներտ չէ; այն արձագանքում է որոշակի հալած արտադրանքի հետ, հատկապես երկաթի խմբի մետաղներ (Ֆե, Մեջ, Ընկ) բարձր ջերմաստիճաններում՝ կարբյուրացման և տարրալուծման գործընթացներով.

Հեղուկ պողպատի վերամշակման մեջ, SiC խառնարաններն արագորեն քայքայվում են և այդ պատճառով խուսափել դրանցից.

Նույն կերպ, հակաթթուներ և հողալկալիական պողպատներ (օր., Լի, Արդեն, Ք.ա) կարող է նվազագույնի հասցնել SiC-ը, ածխածնի գործարկում և սիլիցիդի ստեղծում, սահմանափակելով դրանց օգտագործումը մարտկոցների նյութերի սինթեզի կամ ռեակտիվ պողպատի ձուլման մեջ.

Հեղուկ ապակու և կերամիկայի համար, SiC-ը սովորաբար համատեղելի է, սակայն կարող է սիլիցիումի հետք ներկայացնել հենց չափազանց զգայուն օպտիկական կամ էլեկտրոնային ակնոցների մեջ.

Ճանաչելով այս նյութին հատուկ փոխազդեցությունները, անհրաժեշտ է կարասի համապատասխան տեսակը ընտրելու և գործընթացի մաքրությունն ու կարասի երկարակեցությունը երաշխավորելու համար:.

4. Արդյունաբերական կիրառություններ և տեխնոլոգիական էվոլյուցիա

4.1 Մետաղագործություն, Կիսահաղորդիչ, և վերականգնվող էներգետիկայի ոլորտները

SiC կարասները կենսական նշանակություն ունեն արևային մարտկոցների համար բազմաբյուրեղ և միաբյուրեղ սիլիցիումի ձուլակտորների արտադրության մեջ, որտեղ նրանք դիմանում են հալած սիլիցիումի երկարատև անմիջական ազդեցությանը ~-ին 1420 ° C.

Նրանց ջերմային անվտանգությունը որոշակի միատեսակ խտացում է առաջացնում և նվազեցնում տեղահանման խտությունը, ուղիղ ազդող արեգակնային արդյունավետության վրա.

Գործարաններում, SiC կարասներն օգտագործվում են գունավոր մետաղների հալման համար, ինչպիսիք են ալյումինը և արույրը, ապահովելով ավելի երկար կյանքի տևողություն և կեղտի զարգացման նվազում՝ ի տարբերություն կավե-գրաֆիտի տարբերակների.

Դրանք լրացուցիչ օգտագործվում են բարձր ջերմաստիճանի լաբորատորիայում ջերմաչափական գնահատման համար, դիֆերենցիալ սկանավորման կալորիմետրիա, և բարդ ճենապակու և միջմետաղական միացությունների սինթեզ.

4.2 Ապագա նորաձևություններ և առաջադեմ արտադրանքի համակցություն

Առաջացող կիրառությունները ներառում են SiC կարասների օգտագործումը հաջորդ սերնդի միջուկային արտադրանքի զննման և հալած աղի ռեակտորներում, որտեղ գնահատվում է դրանց դիմադրությունը ճառագայթման և հալած ֆտորիդների նկատմամբ.

Ծածկույթներ, ինչպիսիք են պիրոլիտիկ բորի նիտրիդը (PBN) կամ իտտրիա (Y TWO O ₃) կիրառվում են SiC մակերեսների վրա՝ լրացուցիչ ուժեղացնելու քիմիական իներտությունը և դադարեցնելու սիլիցիումի տարածումը ծայրահեղ բարձր մաքրության ընթացակարգերում։.

Զարգացման փուլում է SiC տարրերի հավելանյութերի արտադրությունը, որն օգտագործում է կապակցման շիթ կամ ստերեոլիթոգրաֆիա, օբյեկտների գրավիչ երկրաչափություններ և արագ նախատիպավորում՝ մասնագիտացված խառնարանների նախագծման համար.

Քանի որ աճում է էներգաարդյունավետության կարիքը, երկարատև, և առանց աղտոտման բարձր ջերմաստիճանի բեռնաթափում, Սիլիցիումի կարբիդային կարասները, անշուշտ, կմնան որպես հիմնաքար ժամանակակից տեխնոլոգիա առաջադեմ արտադրանքի արտադրության մեջ.

Եզրափակելով, Սիլիցիումի կարբիդի կարասները ներկայացնում են բարձր ջերմաստիճանի արդյունաբերական և կլինիկական պրոցեդուրաներում կարևոր թույլատրող տարր.

Նրանց ջերմային կայունության անզուգական համադրությունը, մեխանիկական ամրություն, և քիմիական դիմադրությունը դրանք դարձնում է ընտրված նյութ այն ծրագրերի համար, որտեղ արդյունավետությունն ու հուսալիությունը կարևոր են.

5. Մատակարար

Advanced Ceramics-ը հիմնադրվել է հոկտեմբերին 17, 2012, բարձր տեխնոլոգիական ձեռնարկություն է, որը նվիրված է հետազոտության և զարգացմանը, արտադրություն, վերամշակում, կերամիկական հարաբերական նյութերի և արտադրանքի վաճառք և տեխնիկական ծառայություններ. Մեր արտադրանքը ներառում է, բայց չի սահմանափակվում բորի կարբիդի կերամիկական արտադրանքներով, Բորի նիտրիդ կերամիկական արտադրանք, Սիլիկոնային կարբիդ կերամիկական արտադրանք, Սիլիկոնային նիտրիդային կերամիկական արտադրանք, Ցիրկոնիումի երկօքսիդի կերամիկական արտադրանք, և այլն. Եթե ​​դուք հետաքրքրված եք, խնդրում ենք ազատ զգալ կապվել մեզ հետ.
Պիտակներ: Սիլիցիումի կարբիդի կարասներ, Սիլիկոնային կարբիդ կերամիկա, Սիլիկոնային կարբիդի կերամիկական կարասներ

Բոլոր հոդվածները և նկարները համացանցից են. Եթե ​​կան հեղինակային իրավունքի հետ կապված խնդիրներ, խնդրում ենք ժամանակին կապվել մեզ հետ ջնջելու համար.

Հարցրեք մեզ