სილიკონის კარბიდის ჭურჭელი: მაღალი ტემპერატურის სტაბილურობა მოთხოვნადი თერმული პროცესებისთვის კერამიკული ჭურჭელი

1. პროდუქტის პრინციპები და სტრუქტურული მახასიათებლები

1.1 კრისტალური ქიმია და პოლიმორფიზმი

(სილიკონის კარბიდის ჭურჭელი)

სილიციუმის კარბიდი (SiC) არის კოვალენტური კერამიკა, რომელიც შედგება სილიციუმის და ნახშირბადის ატომებისგან, რომლებიც დაყენებულია ტეტრაედრულ ქსელში, ვითარდება ერთ-ერთ ყველაზე თერმულად და ქიმიურად გამძლე მასალას შორის.

ის ზედმეტად არსებობს 250 პოლიტიპური სახეობები, 3C-თან ერთად (კუბური), 4ჰ, და 6H ექვსკუთხა სტრუქტურები ყველაზე შესაფერისია მაღალი ტემპერატურის გამოყენებისთვის.

ძლიერი სი– C ობლიგაციები, ობლიგაციების ძალის მიღმა 300 კჯ/მოლ, ანიჭებს არაჩვეულებრივ სიმტკიცეს, თბოგამტარობა, და წინააღმდეგობა თერმული შოკის და ქიმიური დარტყმის მიმართ.

ჭურჭლის აპლიკაციებში, აგლომერირებული ან რეაქციაში შეკრული SiC არჩეულია მისი უნარის გამო, შეინარჩუნოს არქიტექტურული სტაბილურობა მძიმე თერმული გრადიენტების და დესტრუქციული მდნარი ატმოსფეროს პირობებში..

ოქსიდის კერამიკისგან განსხვავებით, SiC არ ახორციელებს დარღვევის ფაზის გადასვლებს ისე, როგორც მისი სუბლიმაციის ფაქტორი (~ 2700 ° C), ხდის მას შესაფერისი ზემოაღნიშნული მდგრადი პროცედურისთვის 1600 ° C.

1.2 თერმული და მექანიკური შესრულება

SiC ჭურჭლის განმსაზღვრელი მახასიათებელია მათი მაღალი თბოგამტარობა– დაწყებული 80 რომ 120 W/(მ · კ)– რომელიც რეკლამირებს სითბოს ერთგვაროვან მიმოქცევას და ამცირებს თერმული შფოთვას სწრაფი გათბობის ან კონდიცირების დროს.

ეს საცხოვრებელი საკუთრება დიდად ეწინააღმდეგება დაბალი გამტარობის ფაიფურს, როგორიცაა ალუმინა (≈ 30 W/(მ · კ)), რომლებიც დაუცველები არიან თერმული შოკის დროს მსხვრევის მიმართ.

SiC დამატებით ავლენს განსაკუთრებულ მექანიკურ სიმტკიცეს ამაღლებული ტემპერატურის დონეზე, შეკავება მეტი 80% მისი ოთახის ტემპერატურის მოქნილობის სიმტკიცე (რამდენიც 400 მპა) თუნდაც ზე 1400 ° C.

მისი შემცირებული თერმული გაფართოების კოეფიციენტი (~ 4.0 × 10 ⁶6/ კ) კიდევ უფრო ზრდის თერმული შოკის წინააღმდეგობას, მნიშვნელოვანია განიხილოს განმეორებითი ველოსიპედი გარემოსა და ფუნქციური ტემპერატურის დონეებს შორის.

გარდა ამისა, SiC აჩვენებს პრემიუმ ცვეთასა და აბრაზიას წინააღმდეგობას, უზრუნველყოს ხანგრძლივი მომსახურების ვადა ატმოსფეროში, რომელიც გულისხმობს მექანიკურ მართვას ან ქარიშხალი დათბობის ცირკულაციას.

2. წარმოების მეთოდები და მიკროსტრუქტურული კონტროლი

( სილიკონის კარბიდის ჭურჭელი)

2.1 შედუღების მეთოდები და დენსიფიკაციის მეთოდები

სამრეწველო SiC ჭურჭელი ძირითადად იწარმოება უწნეო აგლომერაციის გზით, საპასუხო შეკავშირება, ან ცხელი დაჭერით, თითოეული გთავაზობთ უნიკალურ უპირატესობებს ღირებულებაში, სისუფთავე, და შესრულება.

უწნეო შედუღება გულისხმობს დიდი SiC ფხვნილის დატკეპნას აგლომერაციის დამხმარე საშუალებებით, როგორიცაა ბორი და ნახშირბადი, შეესაბამება მაღალი ტემპერატურის მკურნალობას (2000– 2200 ° C )ინერტულ ატმოსფეროში თითქმის თეორიული სიმკვრივის მისაღწევად.

ეს ტექნიკა იძლევა მაღალ სისუფთავეს, მაღალი სიმტკიცის ჭურჭელი, რომელიც შესაფერისია ნახევარგამტარული და პროგრესული შენადნობის მართვისთვის.

რეაქციასთან დაკავშირებული SiC (RBSC) იქმნება ფოროვანი ნახშირბადის პრეფორმაში გამდნარი სილიციუმის შეღწევით, რომელიც რეაგირებს β-SiC დაჯდომის შესაქმნელად, რის შედეგადაც წარმოიქმნება SiC და განმეორებადი სილიციუმის ნაერთი.

მიუხედავად იმისა, რომ ოდნავ შემცირდა თბოგამტარობა მეტალის სილიკონის დამატებების გამო, RBSC უზრუნველყოფს შესანიშნავი განზომილებიანი სტაბილურობას და წარმოების დაბალ ფასს, რაც მას გამორჩეულს ხდის დიდი კომერციული გამოყენებისთვის.

ცხელი დაჭერით SiC, თუმცა უფრო ძვირი, იძლევა უდიდეს სისქესა და სისუფთავეს, დაცულია ულტრამოთხოვნილი აპლიკაციებისთვის, როგორიცაა ერთკრისტალური განვითარება.

2.2 ზედაპირის მაღალი ხარისხი და გეომეტრიული სიზუსტე

შედუღების შემდგომი დამუშავება, რომელიც შედგება დაფქვისა და რეცხვისგან, უზრუნველყოფს სპეციფიკურ განზომილებიანი წინააღმდეგობებს და გლუვ შიდა ზედაპირებს, რომლებიც ამცირებენ ბირთვულ ვებგვერდებს და ამცირებს დაბინძურების საშიშროებას.

ზედაპირის უხეშობა ძალიან ფრთხილად არის მოწესრიგებული, რათა შეაჩეროს დათბობის მიმაგრება და ხელი შეუწყოს გამაგრებული პროდუქტების ძალიან მარტივად გათავისუფლებას.

ჭურჭლის გეომეტრია– როგორიცაა კედლის ზედაპირის სისქე, კონუსური კუთხე, და ქვედა გამრუდება– გაძლიერებულია თერმული მასის დასაბალანსებლად, სტრუქტურული გამძლეობა, და თავსებადობა გამათბობელთან.

მორგებული დიზაინი ითვალისწინებს დათბობის გარკვეულ მოცულობას, გათბობის პროფილები, და მატერიალური მგრძნობელობა, უზრუნველყოფს ოპტიმალური ეფექტურობის გარანტიას სხვადასხვა ინდუსტრიულ პროცესებში.

გაფართოებული ხარისხის კონტროლი, რენტგენის დიფრაქციის ჩათვლით, სკანირების ელექტრონული მიკროსკოპია, და ულტრაბგერითი სკრინინგი, ადასტურებს მიკროსტრუქტურულ ჰომოგენურობას და ისეთი საკითხების ნაკლებობას, როგორიცაა ფორები ან გაყოფა.

3. ქიმიური წინააღმდეგობა და ურთიერთქმედება დნობასთან

3.1 ინერტულობა აგრესიულ გარემოში

SiC ჭურჭელი ავლენს გამორჩეულ გამძლეობას გამდნარი ფოლადების მიერ ქიმიური შეტევის მიმართ, კეთილი, და არაჟანგვის მარილები, აღემატება ჩვეულებრივი გრაფიტისა და ოქსიდის კერამიკას.

ისინი დაცულია გამდნარ ალუმინთან კონტაქტში, სპილენძი, ვერცხლი, და მათი შენადნობები, უძლებს ტენიანობას და დაშლას დაბალი ინტერფეისის სიმძლავრის და დამცავი ზედაპირის ოქსიდების წარმოქმნის შედეგად.

სილიციუმის და გერმანიუმის დამუშავებაში ფოტოელექტრული და ნახევარგამტარებისთვის, SiC ჭურჭელი ხელს უშლის ლითონის დაბინძურებას, რამაც შეიძლება შეასუსტოს ციფრული საცხოვრებელი ფართები.

თუმცა, უკიდურესად დაჟანგვის პირობებში ან ტუტე ცვლილებების ხილვადობაში, SiC-ს შეუძლია დაჟანგდეს სილიციუმის დიოქსიდის განვითარებისთვის (SiO 2), რომელიც შესაძლოა უფრო მეტად რეაგირებდეს დაბალი დნობის წერტილის სილიკატების წარმოქმნაზე.

იმ მიზეზით, SiC საუკეთესოდ შეესაბამება ნეიტრალურ ან შემცირებულ გარემოს, სადაც მისი სტაბილურობა მაქსიმალურია.

3.2 შეზღუდვები და თავსებადობის მოსაზრებები

მიუხედავად მისი სიმკაცრისა, SiC არ არის უნივერსალურად ინერტული; ის რეაგირებს გარკვეულ გამდნარ პროდუქტებთან, განსაკუთრებით რკინის ჯგუფის ლითონები (ფე, In, Co) მაღალ ტემპერატურაზე კარბურიზაციისა და დაშლის პროცესებით.

თხევადი ფოლადის დამუშავებისას, SiC ჭურჭელი სწრაფად ფუჭდება და ამის გამო თავიდან აცილებულია.

ანალოგიურად, ანტაციდები და ტუტე მიწის ფოლადები (მაგ., ლი, უკვე, დაახ) შეუძლია მინიმუმამდე დაიყვანოს SiC, ნახშირბადის გაშვება და სილიციდების შექმნა, მათი გამოყენების შეზღუდვა ბატარეის მასალის სინთეზში ან რეაქტიული ფოლადის ჩამოსხმაში.

თხევადი მინისა და კერამიკისთვის, SiC, როგორც წესი, თავსებადია, თუმცა შეიძლება წარმოადგენდეს სილიკონის კვალს უკიდურესად მგრძნობიარე ოპტიკურ ან ელექტრონულ სათვალეებში.

ამ მასალის სპეციფიკური ურთიერთქმედებების აღიარება აუცილებელია ჭურჭლის შესაბამისი ტიპის არჩევისთვის და პროცესის სისუფთავისა და ჭურჭლის ხანგრძლივობის გარანტირებისთვის..

4. სამრეწველო აპლიკაციები და ტექნოლოგიური ევოლუცია

4.1 მეტალურგია, ნახევარგამტარი, და განახლებადი ენერგიის სექტორები

SiC ჭურჭელი სასიცოცხლოდ მნიშვნელოვანია მზის ბატარეებისთვის მულტიკრისტალური და მონოკრისტალური სილიციუმის ინგოტების წარმოებაში., სადაც ისინი დგანან მდნარი სილიკონის ხანგრძლივ პირდაპირ ზემოქმედებას ~-ზე 1420 ° C.

მათი თერმული უსაფრთხოება ქმნის გარკვეულ ერთგვაროვან კონდენსაციას და ამცირებს დისლოკაციის სიმკვრივეს, პირდაპირი ზეგავლენა მზის ეფექტურობაზე.

ქარხნებში, SiC ჭურჭელი გამოიყენება ფერადი ლითონების დნობისთვის, როგორიცაა ალუმინი და სპილენძი, სიცოცხლის ხანგრძლივობის მიწოდება და ჭუჭყის შემცირებული განვითარება თიხა-გრაფიტის ვარიანტებისგან განსხვავებით.

ისინი დამატებით გამოიყენება მაღალი ტემპერატურის ლაბორატორიაში თერმოგრავიმეტრული შეფასებისთვის, დიფერენციალური სკანირების კალორიმეტრია, და დახვეწილი ფაიფურის და მეტალთაშორისი ნაერთების სინთეზი.

4.2 მომავალი მოდა და გაფართოებული პროდუქტის კომბინაცია

განვითარებადი აპლიკაციები მოიცავს SiC ჭურჭლის გამოყენებას შემდეგი თაობის ბირთვული პროდუქტების სკრინინგში და მდნარი მარილის რეაქტორებში., სადაც ხდება მათი რეზისტენტობის შეფასება რადიაციისა და გამდნარი ფტორის მიმართ.

საფარები, როგორიცაა პიროლიზური ბორის ნიტრიდი (PBN) ან იტრია (Y TWO O ₃) გამოიყენება SiC ზედაპირის არეებზე, რათა დამატებით გაზარდოს ქიმიური ინერტულობა და შეაჩეროს სილიციუმის დიფუზია ულტრა მაღალი სისუფთავის პროცედურებში.

დამუშავების პროცესშია SiC ელემენტების დანამატის წარმოება, რომელიც იყენებს ბაინდერის ჯეტინგს ან სტერეოლითოგრაფიას., მიმზიდველი ობიექტების გეომეტრიები და სწრაფი პროტოტიპირება სპეციალიზებული ჭურჭლის დიზაინისთვის.

ენერგოეფექტურობის საჭიროება იზრდება, გრძელვადიანი, და დაბინძურების გარეშე მაღალი ტემპერატურის მართვა, სილიციუმის კარბიდის ჭურჭელი, რა თქმა უნდა, დარჩება ქვაკუთხედი თანამედროვე ტექნოლოგია მოწინავე პროდუქტების წარმოებაში.

დასასრულს, სილიციუმის კარბიდის საცობები წარმოადგენს კრიტიკულ დამშვებ ელემენტს მაღალი ტემპერატურის სამრეწველო და კლინიკურ პროცედურებში.

მათი თერმული სტაბილურობის შეუდარებელი კომბინაცია, მექანიკური სიმტკიცე, და ქიმიური წინააღმდეგობა მათ არჩევის მასალად აქცევს აპლიკაციებისთვის, სადაც ეფექტურობა და საიმედოობა გადამწყვეტია.

5. პროვაიდერი

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