1. მატერიალური რეზიდენციები და სტრუქტურული მთლიანობა
1.1 სილიკონის კარბიდის შინაგანი მახასიათებლები
(სილიკონის კარბიდის ჭურჭელი)
სილიციუმის კარბიდი (SiC) არის კოვალენტური კერამიკული ნივთიერება, რომელიც შედგება სილიციუმის და ნახშირბადის ატომებისგან, რომლებიც დაყენებულია ტეტრაედრული გისოსებით, ძირითადად არსებული ზე 250 პოლიტიპური ტიპები, 6H-ით, 4ჰ, და 3C არის ერთ-ერთი ყველაზე შესაფერისი.
მისი მყარი მიმართულების შემაკავშირებელი ანიჭებს განსაკუთრებულ სიმტკიცეს (მოჰს ~ 9.5), მაღალი თბოგამტარობა (80– 120 W/(მ · კ )სუფთა მარტოხელა კრისტალებისთვის), და შთამბეჭდავი ქიმიური ინერტულობა, რაც მას ერთ-ერთ ყველაზე გამძლე მასალად აქცევს მძიმე ატმოსფეროსთვის.
დიდი ბანდაჟი (2.9– 3.3 eV) უზრუნველყოფს განსაკუთრებულ ელექტრო იზოლაციას ოთახის ტემპერატურის დონეზე და მაღალი წინააღმდეგობის გაწევას რადიაციული დაზიანების მიმართ, ხოლო მისი შემცირებული თერმული ზრდის კოეფიციენტი (~ 4.0 × 10 ⁶6/ კ) ხელს უწყობს განსაკუთრებული თერმული შოკის წინააღმდეგობას.
ეს შინაგანი თვისებები შენარჩუნებულია აგრეთვე სცილდება ტემპერატურაზე 1600 ° C, საშუალებას აძლევს SiC-ს შეინარჩუნოს არქიტექტურული მთლიანობა დათბობის ფოლადების ხანგრძლივი პირდაპირი ზემოქმედების ქვეშ, კეთილი, და რეაქტიული აირები.
განსხვავებით ოქსიდური ფაიფურისგან, როგორიცაა ალუმინა, SiC არ რეაგირებს ადვილად ნახშირბადის ან ტიპის დაბალი დნობის ევტექტიკით ატმოსფეროს მინიმიზაციისთვის, მნიშვნელოვანი უპირატესობა მეტალურგიულ და ნახევარგამტარულ მართვაში.
ჭურჭელში დამზადებისას– ჭურჭელი, რომელიც დამზადებულია თბილ მასალებისთვის– SiC აღემატება ტრადიციულ მასალებს, როგორიცაა კვარცი, გრაფიტი, და ალუმინის როგორც სიცოცხლის ხანგრძლივობა, ასევე პროცესის მთლიანობა.
1.2 მიკროსტრუქტურა და მექანიკური უსაფრთხოება
SiC ჭურჭლის მოქმედება საგულდაგულოდ არის დაკავშირებული მათ მიკროსტრუქტურასთან, რომელიც ეყრდნობა წარმოების მეთოდს და გამოყენებულ ინგრედიენტებს.
ცეცხლგამძლე ხარისხის ჭურჭელი, როგორც წესი, იწარმოება საპასუხო კავშირის გამოყენებით, სადაც ფოროვანი ნახშირბადის პრეფორმები შეაღწევს თხევადი სილიციუმის, წარმოქმნის β-SiC-ს Si პასუხის მეშვეობით(ლ) + C(ს) → SiC(ს).
ეს პროცესი წარმოქმნის პირველადი SiC-ის კომპოზიტურ სტრუქტურას ნარჩენი სილიკონით (5– 10%), რომელიც აძლიერებს თბოგამტარობას, მაგრამ შესაძლოა შეზღუდოს გამოყენება 1414 ° C(სილიციუმის დნობის ფაქტორი).
პირიქით, მთლიანად აგლომერირებული SiC ჭურჭელი მზადდება მყარი მდგომარეობის ან თხევადი ფაზის აგლომერაციის გზით, ბორის და ნახშირბადის ან ალუმინის-იტრიის დანამატების გამოყენებით., თითქმის თეორიული სიმკვრივისა და უფრო დიდი სისუფთავის მიღწევა.
ისინი აჩვენებენ მაღალ მცოცავ წინააღმდეგობას და დაჟანგვის უსაფრთხოებას, თუმცა უფრო ძვირი და რთულია დიდი ზომების დამზადება.
( სილიკონის კარბიდის ჭურჭელი)
წვრილმარცვლოვანი, აგლომერირებული SiC-ის შერევის მიკროსტრუქტურა უზრუნველყოფს განსაკუთრებულ წინააღმდეგობას თერმული ამოწურვისა და მექანიკური დაშლის მიმართ, კრიტიკულია თხევადი სილიკონის დამუშავებისას, გერმანიუმი, ან III-V ნაერთები კრისტალების განვითარების პროცედურებში.
მარცვლეულის საზღვრის დიზაინი, მეორე საფეხურებისა და ფორიანობის კონტროლის ჩათვლით, მნიშვნელოვან ფუნქციას ასრულებს ციკლური გათბობისა და აგრესიული ქიმიური გარემოს პირობებში ხანგრძლივი სიმტკიცის დამყარებაში.
2. თერმული შესრულება და გარემოს წინააღმდეგობა
2.1 თბოგამტარობა და თბილი განაწილება
SiC ჭურჭლის ერთ-ერთი განმსაზღვრელი უპირატესობაა მათი მაღალი თბოგამტარობა, რაც იძლევა სწრაფ და ერთგვაროვან თბილ გადაცემას მაღალ ტემპერატურაზე მუშაობის დროს.
დაბალი გამტარობის პროდუქტებისგან განსხვავებით, როგორიცაა ინტეგრირებული სილიციუმი (1– 2 W/(მ · კ)), SiC ეფექტურად ანაწილებს თერმულ ენერგიას ჭურჭლის კედელზე, ლოკალიზებული ცხელი წერტილების და თერმული გრადიენტების შემცირება.
ეს ჰარმონია აუცილებელია ისეთ პროცესებში, როგორიცაა მულტიკრისტალური სილიკონის მიმართულების გამაგრება ფოტოელექტროებისთვის., სადაც ტემპერატურის დონის ერთგვაროვნება პირდაპირ გავლენას ახდენს კრისტალების მაღალ ხარისხზე და ნაკლის სისქეზე.
მაღალი გამტარობისა და შემცირებული თერმული გაფართოების ნაზავი იწვევს განსაკუთრებულად მაღალი თერმული შოკის კრიტერიუმს (R = k(1 - ნ)ა/პ), ხდის SiC ჭურჭელს დაბზარვისადმი მდგრადობას სახლის სწრაფი გათბობის ან გაგრილების ციკლის განმავლობაში.
ეს იძლევა გათბობის სისტემის უფრო სწრაფ სიჩქარეს, გაუმჯობესებული გამტარუნარიანობა, და შემცირდა შეფერხების დრო ჭურჭლის გაფუჭების შედეგად.
მეტიც, მასალის უნარი გაუძლოს განმეორებით თერმულ ველოსიპედს მნიშვნელოვანი განადგურების გარეშე, მას შესაფერისს ხდის კომპლექტის დამუშავებას ზემოთ მომუშავე კომერციულ გამათბობლებში. 1500 ° C.
2.2 ოქსიდაცია და ქიმიური თავსებადობა
ჰაერის ამაღლებულ ტემპერატურაზე, SiC გადის ადვილად დაჟანგვას, ამორფული სილიციუმის დამცავი ფენის ფორმირება (SiO TWO) მის ზედაპირზე: SiC + 3/2 O ₂ → SiO TWO + CO.
ეს მოჭიქული ფენა მკვრივდება მაღალ ტემპერატურაზე, მოქმედებს როგორც დიფუზიური ბარიერი, რომელიც ანელებს მეტ დაჟანგვას და იცავს კერამიკულ სტრუქტურას.
თუმცა, შემცირებულ გარემოში ან ვაკუუმის პირობებში– ჩვეულებრივი ნახევარგამტარული და ფოლადის გადამუშავებაში– ოქსიდაცია ჩახშობილია, და SiC აგრძელებს ქიმიურად სტაბილურობას გამდნარ სილიკონთან მიმართებაში, მსუბუქი წონის ალუმინი, და რამდენიმე წიდა.
ის ეწინააღმდეგება დაშლას და რეაგირებას თხევადი სილიკონით მდე 1410 ° C, თუმცა გახანგრძლივებულმა ექსპოზიციამ შეიძლება გამოიწვიოს ნახშირბადის მცირე ამოღება ან ინტერფეისის გაუხეშება.
გადამწყვეტი, SiC არ წარმოადგენს მეტალის დაბინძურებას დელიკატურ დნობაში, ელექტრონული კლასის სილიკონის წარმოების გადამწყვეტი საჭიროება Fe-ით დაბინძურებისას, კუ, ან Cr უნდა იყოს დაცული ppb დონეზე ქვემოთ.
თუმცა, სიფრთხილეა საჭირო მიწის ტუტე ლითონების ან ძალიან მგრძნობიარე ოქსიდების დამუშავებისას, რადგან ზოგიერთს შეუძლია დაკარგოს SiC მძიმე ტემპერატურის დონეზე.
3. წარმოების პროცესები და ხარისხის კონტროლი
3.1 მშენებლობის მეთოდები და განზომილებიანი კონტროლი
SiC ჭურჭლის წარმოება მოიცავს ფორმირებას, გაშრობა, და მაღალტემპერატურულ აგლომერაციას ან გაჟონვას, საჭირო სისუფთავის მიხედვით შერჩეული ტექნიკით, ზომა, და განაცხადი.
შექმნის ჩვეულებრივი სტრატეგიები მოიცავს იზოსტატურ წნეხს, ექსტრუზია, და სლაიდის გავრცელება, თითოეული გთავაზობთ განზომილებიანი სიზუსტის და მიკროსტრუქტურული ერთგვაროვნების სხვადასხვა ხარისხს.
დიდი ჭურჭლისთვის, რომელიც გამოიყენება მზის ღეროების გავრცელებაში, იზოსტატიკური წნეხი უზრუნველყოფს კედლის ზედაპირის თანმიმდევრულ სისქესა და სისქეს, არათანაბარი თერმული ზრდისა და უკმარისობის საფრთხის შემცირება.
რეაქციასთან დაკავშირებული SiC (RBSC) ჭურჭელი ხელმისაწვდომია და ხშირად გამოიყენება სამსხმელო ქარხნებში და მზის ბაზრებზე, თუმცა სილიციუმის განმეორებადი შეზღუდვები ხსნარის მაქსიმალური ტემპერატურა.
აგლომერირებული SiC (SSiC) ვერსიები, ხოლო დამატებით ძვირი, აქვს შესანიშნავი სისუფთავე, სიმტკიცე, და წინააღმდეგობა ქიმიური დარტყმის მიმართ, რაც მათ შესაფერისს ხდის მაღალი ღირებულების აპლიკაციებისთვის, როგორიცაა GaAs ან InP კრისტალების განვითარება.
აგლომერაციის შემდეგ ზუსტი დამუშავება შეიძლება საჭირო გახდეს მჭიდრო წინააღმდეგობის მისაღწევად, განსაკუთრებით ჭურჭელებისთვის, რომლებიც გამოიყენება ვერტიკალურ ფერდობზე გაყინვისას (VGF) ან ჩოხრალსკი (CZ) სისტემები.
ზედაპირის მოპირკეთება გადამწყვეტია იმისთვის, რომ შემცირდეს ბირთვული ადგილები ხარვეზებისთვის და უზრუნველყოს დნობის გლუვი ნაკადი გავრცელების განმავლობაში.
3.2 ხარისხის კონტროლი და ეფექტურობის ვალიდაცია
მკაცრი ხარისხის უზრუნველყოფა მნიშვნელოვანია SiC ჭურჭლის საიმედოობისა და ხანგრძლივობის უზრუნველსაყოფად საოპერაციო პირობებში..
არადესტრუქციული ანალიზის ტექნიკა, როგორიცაა ულტრაბგერითი სკრინინგი და რენტგენის ტომოგრაფია გამოიყენება შიდა ნაპრალების დასადგენად., სივრცეები, ან სისქის ვარიაციები.
ქიმიური ანალიზი XRF ან ICP-MS გამოყენებით ადასტურებს ლითონის დაბინძურების დაბალ ხარისხს, ხოლო თბოგამტარობა და მოქნილობის სიმტკიცე განისაზღვრება პროდუქტის კონსისტენციის დასადასტურებლად.
ჭურჭელს ხშირად ექვემდებარება იმიტირებული თერმოციკლური გამოკვლევები მიწოდებამდე, რათა დადგინდეს შესაძლო გაუმართაობის რეჟიმი.
კომპლექტის მიკვლევადობა და აკრედიტაცია გავრცელებულია ნახევარგამტარული და კოსმოსური მიწოდების ჯაჭვებში, როდესაც კომპონენტის გაუმართაობამ შეიძლება გამოიწვიოს წარმოების ძვირადღირებული დანაკარგები.
4. აპლიკაციები და ტექნიკური ეფექტი
4.1 ნახევარგამტარული და ფოტოელექტრული მრეწველობა
სილიციუმის კარბიდის ჭურჭელი გადამწყვეტ როლს თამაშობს მაღალი სისუფთავის სილიკონის წარმოებაში როგორც მიკროელექტრონული, ასევე მზის უჯრედებისთვის..
მულტიკრისტალური ფოტოელექტრული ინგოტების მიმართულებითი გამაგრების ღუმელებში, დიდი SiC ჭურჭელი მოქმედებს როგორც თხევადი სილიკონის პირველადი კონტეინერი, ტემპერატურის დონის შენარჩუნება 1500 ° C მრავალი ციკლისთვის.
მათი ქიმიური ინერტულობა აჩერებს დაბინძურებას, ხოლო მათი თერმული უსაფრთხოება უზრუნველყოფს თანმიმდევრული გამაგრების ფრონტებს, რაც იწვევს უფრო მაღალი ხარისხის ვაფლებს ნაკლები არასწორი განლაგებით და მარცვლის საზღვრებით.
ზოგიერთი მწარმოებელი ფარავს შიდა ზედაპირის არეალს სილიციუმის ნიტრიდით ან სილიციუმის დიოქსიდით, რათა დამატებით შემცირდეს შემაკავშირებელი და გაციების შემდეგ ჯოხის გათავისუფლება..
კვლევის მასშტაბით ჩოხრალსკის ნაერთი ნახევარგამტარების ზრდა, უფრო მცირე ზომის SiC ჭურჭელი გამოიყენება GaAs-ის დათბობის შესანარჩუნებლად, InSb, ან CdTe, სადაც ზღვრული რეაქტიულობა და განზომილებიანი უსაფრთხოება კრიტიკულია.
4.2 მეტალურგია, ქარხანა, და განვითარებადი ტექნოლოგიები
ნახევარგამტარების მიღმა, SiC ჭურჭელი შეუცვლელია ფოლადის გადამუშავებაში, შენადნობის მომზადება, და ლაბორატორიული მასშტაბის დნობის პროცედურები, რომლებიც მოიცავს ალუმინს, სპილენძი, და იშვიათი დედამიწის ელემენტები.
მათი გამძლეობა თერმული შოკისა და ეროზიის მიმართ მათ შესაფერისს ხდის სამსხმელოში ინდუქციური და გამძლეობით გათბობის სისტემებისთვის, სადაც ისინი ცოცხლობენ გრაფიტისა და ალუმინის ალტერნატივებს რამდენიმე ციკლით.
მგრძნობიარე ლითონების დანამატის წარმოებაში, SiC კონტეინერები გამოიყენება მტვერსასრუტის ინდუქციური დნობისას, რათა თავიდან იქნას აცილებული ჭურჭლის გაუმართაობა და დაბინძურება..
წარმოშობილი აპლიკაციები შედგება გამდნარი მარილის აქტივატორებისა და მზის ენერგიის ფოკუსირებული სისტემებისგან, სადაც SiC ჭურჭელი შეიძლება შეიცავდეს მაღალი ტემპერატურის მარილებს ან თხევად ლითონებს თერმული ენერგიის შესანახად.
უწყვეტი განვითარებით აგლომერაციის ინოვაციებისა და საფარის დიზაინში, SiC ჭურჭელი მზად არის შემდეგი თაობის მასალების დამუშავების მხარდასაჭერად, რაც შესაძლებელს ხდის დამლაგებელს, ბევრად უფრო ეფექტური, და მასშტაბირებადი კომერციული თერმული სისტემები.
შეჯამება, სილიციუმის კარბიდის საცობები წარმოადგენს კრიტიკულ დაშვებულ ტექნოლოგიას მაღალტემპერატურული პროდუქტის სინთეზში, აერთიანებს შესანიშნავი თერმული, მექანიკური, და ქიმიური ეფექტურობა ერთ საინჟინრო ნაწილში.
მათი გავრცელებული მიღება ნახევარგამტარში, მზის, და მეტალურგიული მრეწველობა ხაზს უსვამს მათ მოვალეობას, როგორც თანამედროვე კომერციული ფაიფურის საფუძველი.
5. გამყიდველი
Advanced Ceramics დაარსდა ოქტომბერში 17, 2012, არის მაღალტექნოლოგიური საწარმო, რომელიც ერთგულია კვლევისა და განვითარებისათვის, წარმოება, დამუშავება, კერამიკული მასალებისა და პროდუქტების გაყიდვები და ტექნიკური მომსახურება. ჩვენი პროდუქცია მოიცავს, მაგრამ არ შემოიფარგლება ბორის კარბიდის კერამიკულ პროდუქტებზე, ბორის ნიტრიდის კერამიკული პროდუქტები, სილიკონის კარბიდის კერამიკული პროდუქტები, სილიკონის ნიტრიდის კერამიკული პროდუქტები, ცირკონიუმის დიოქსიდის კერამიკული პროდუქტები, და ა.შ. თუ გაინტერესებს, გთხოვთ მოგერიდებათ დაგვიკავშირდეთ.
ტეგები: სილიკონის კარბიდის ჭურჭელი, სილიკონის კარბიდის კერამიკა, სილიკონის კარბიდის კერამიკული ჭურჭელი
ყველა სტატია და სურათი არის ინტერნეტიდან. თუ არის საავტორო უფლებების პრობლემები, გთხოვთ დროულად დაგვიკავშირდეთ წასაშლელად.
გამოგვიკითხეთ