सिलिकॉन कार्बाइड सिरॅमिक्स: अत्यंत पर्यावरणीय ऍप्लिकेशन्स सिरेमिक बेअरिंगसाठी उच्च-कार्यक्षमता सामग्री

1. सिलिकॉन कार्बाइडचे क्रिस्टल स्ट्रक्चर आणि पॉलीटाइपिज्म

1.1 घन आणि षटकोनी पॉलीटाइप: 3C ते 6H आणि भूतकाळ

(सिलिकॉन कार्बाइड सिरॅमिक्स)

सिलिकॉन कार्बाइड (SiC) टेट्राहेड्रल सिक्रोनायझेशनमध्ये सेट केलेले सिलिकॉन आणि कार्बन अणूंनी बनलेले एक सहसंयोजितपणे चिकटलेले सिरॅमिक आहे, मटेरियल सायन्समध्ये पॉलीटाइपिझमची सर्वात जटिल प्रणाली तयार करणे.

एकाकी स्थिर क्रिस्टल फ्रेमवर्कसह बऱ्याच सिरॅमिक्सच्या विपरीत, SiC ओव्हरमध्ये अस्तित्वात आहे 250 सुप्रसिद्ध पॉलीटाइप– सी-अक्षावर क्लोज-पॅक केलेले Si-C बिलेयर्सचे वेगळे पाइलिंग अनुक्रम– क्यूबिक 3C-SiC पासून भिन्न (याव्यतिरिक्त β-SiC म्हणून संदर्भित) षटकोनी 6H-SiC आणि rhombohedral 15R-SiC पर्यंत.

डिझाइन ऍप्लिकेशन्समध्ये वापरल्या जाणार्या सर्वात सामान्य पॉलीटाइपपैकी एक म्हणजे 3C (घन), 4एच, आणि 6H (दोन्ही षटकोनी), प्रत्येक थोडे विविध इलेक्ट्रॉनिक बँड संरचना आणि थर्मल चालकता दर्शविते.

3C-SiC, त्याच्या झिंक ब्लेंड फ्रेमवर्कसह, सर्वात अरुंद बँडगॅप आहे (~ 2.3 eV) आणि सामान्यतः सेमीकंडक्टर टूल्ससाठी सिलिकॉन सब्सट्रेट्सवर विस्तारित केले जाते, तर 4H-SiC उल्लेखनीय इलेक्ट्रॉन लवचिकता प्रदान करते आणि उच्च-शक्ती इलेक्ट्रॉनिक उपकरणांसाठी अनुकूल आहे.

Si चे घन सहसंयोजक बंधन आणि दिशात्मक स्वरूप– सी बाँड अपवादात्मक दृढता प्रदान करते, थर्मल सुरक्षा, आणि स्लिप आणि रासायनिक हल्ल्याचा प्रतिकार, अत्यंत पर्यावरणीय अनुप्रयोगांसाठी SiC आदर्श बनवणे.

1.2 मुद्दे, डोपिंग, आणि डिजिटल निवास

त्याच्या संरचनात्मक गुंतागुंतीची पर्वा न करता, n-प्रकार आणि p-प्रकारची चालकता दोन्ही प्राप्त करण्यासाठी SiC डोप केले जाऊ शकते, सेमीकंडक्टर उपकरणांमध्ये त्याचा वापर करण्यास अनुमती देते.

नायट्रोजन आणि फॉस्फरस हे घटक प्रदूषक म्हणून काम करतात, थेट ट्रान्समिशन बँडमध्ये इलेक्ट्रॉनचा परिचय करून देणे, हलक्या वजनाचे ॲल्युमिनियम आणि बोरॉन स्वीकारणारे म्हणून काम करतात, व्हॅलेन्स बँडमध्ये छिद्र निर्माण करणे.

तरीही, p-प्रकार डोपिंग कार्यक्षमता उच्च सक्रियकरण शक्तींद्वारे प्रतिबंधित आहे, विशेषतः 4H-SiC मध्ये, जे बायपोलर टूल लेआउटसाठी अडथळे निर्माण करतात.

मूळ दोष जसे की स्क्रू चुकीचे स्थान, मायक्रोपाइप्स, आणि पाईलिंग चुका पुनर्संयोजन सुविधा किंवा लीक कोर्स म्हणून काम करून टूलची कार्यक्षमता कमकुवत करू शकतात, इलेक्ट्रॉनिक ऍप्लिकेशन्ससाठी टॉप नॉच सिंगल-क्रिस्टल डेव्हलपमेंटची मागणी करत आहे.

अफाट बँडगॅप (2.3– 3.3 eV पॉलिटाइपवर अवलंबून), उच्च अपयश विद्युत क्षेत्र (~ 3 एमव्ही/सेमी), आणि उत्कृष्ट थर्मल चालकता (~ 3– 4 4H-SiC साठी W/m · K) SiC ला उच्च-तापमानात सिलिकॉनपेक्षा जास्त श्रेष्ठ बनवा, उच्च व्होल्टेज, आणि उच्च-फ्रिक्वेंसी पॉवर इलेक्ट्रॉनिक्स.

2. हाताळणी आणि मायक्रोस्ट्रक्चरल डिझाइन

( सिलिकॉन कार्बाइड सिरॅमिक्स)

2.1 सिंटरिंग आणि डेन्सिफिकेशन तंत्र

सिलिकॉन कार्बाइड त्याच्या मजबूत सहसंयोजक बंधनामुळे आणि स्वयं-प्रसार गुणांक कमी झाल्यामुळे नैसर्गिकरित्या घनता येणे कठीण आहे., ॲडिटीव्हशिवाय किंवा अगदी कमी सिंटरिंगच्या मदतीसह पूर्ण घनता मिळविण्यासाठी नाविन्यपूर्ण प्रक्रिया तंत्राची आवश्यकता आहे.

सबमायक्रॉन SiC पावडरचे प्रेशरलेस सिंटरिंग बोरॉन आणि कार्बनच्या वाढीसह व्यवहार्य आहे., जे ऑक्साईड थर काढून घनता वाढवते आणि घन-स्थिती प्रसार वाढवते.

उबदार पुशिंग घर गरम करताना एकअक्षीय दाब लागू करते, कमी तापमान पातळीवर पूर्ण घनता करण्यास अनुमती देते (~ 1800– 2000 ° से )आणि बारीक उत्पादन, उच्च-शक्तीचे घटक उपकरणे कमी करण्यासाठी आणि भाग घालण्यासाठी आदर्श.

मोठ्या किंवा गुंतागुंतीच्या आकारांसाठी, प्रतिसाद बंधन वापरले जाते, जेथे सच्छिद्र कार्बन प्रीफॉर्म्स ~ वर वितळलेल्या सिलिकॉनसह घुसतात 1600 ° से, किरकोळ संकुचिततेसह β-SiC तयार करणे.

तरीही, अवशिष्ट खर्च-मुक्त सिलिकॉन (~ 5– 10%) मायक्रोस्ट्रक्चरमध्ये राहते, वरील उच्च-तापमान कार्यक्षमता आणि ऑक्सिडेशन प्रतिकार मर्यादित करणे 1300 ° से.

2.2 जोड उत्पादन आणि जवळ-नेट-आकार उत्पादन

ॲडिटीव्ह मॅन्युफॅक्चरिंगमध्ये सध्याची प्रगती (एएम), विशेषतः बाइंडर जेटिंग आणि स्टिरीओलिथोग्राफी SiC पावडर किंवा प्रीसेरामिक पॉलिमर वापरून, पारंपारिक दृष्टीकोनांसह पूर्वी अप्राप्य गुंतागुंतीच्या भूमितींच्या निर्मितीस अनुमती द्या.

पॉलिमर-व्युत्पन्न सिरेमिकमध्ये (PDC) मार्ग, द्रवपदार्थ SiC अग्रदूत 3D प्रिंटिंगद्वारे तयार केले जातात आणि नंतर अनाकार किंवा नॅनोक्रिस्टलाइन SiC तयार करण्यासाठी उष्णतेवर पायरोलायझ केले जातात, सामान्यतः अधिक घनता आवश्यक आहे.

ही तंत्रे मशीनिंग किमती आणि उत्पादनाचा कचरा कमी करतात, एरोस्पेससाठी SiC अधिक उपलब्ध करून देणे, आण्विक, आणि उबदार एक्सचेंजर अनुप्रयोग जेथे जटिल मांडणी कार्यक्षमता वाढवतात.

रासायनिक बाष्प घुसखोरी यांसारख्या पोस्ट-प्रोसेसिंग क्रिया (CVI) किंवा द्रव सिलिकॉन सीपेज (LSI) कधीकधी घनता आणि यांत्रिक स्थिरता सुधारण्यासाठी वापरला जातो.

3. यांत्रिक, थर्मल, आणि पर्यावरणीय कार्यक्षमता

3.1 ताकद, कडकपणा, आणि प्रतिकार वापरा

सिलिकॉन कार्बाइड सर्वात कठीण मान्यताप्राप्त उत्पादनांमध्ये आहे, with a Mohs solidity of ~ 9.5 and Vickers firmness surpassing 25 ग्रेड पॉइंट सरासरी, making it highly immune to abrasion, विघटन, and scraping.

Its flexural strength generally ranges from 300 करण्यासाठी 600 एमपीए, relying on processing approach and grain size, and it keeps toughness at temperatures up to 1400 निष्क्रिय वातावरणात ° से.

Fracture strength, while modest (~ 3– 4 MPa · m 1ST/ TWO), is sufficient for lots of architectural applications, specifically when integrated with fiber support in ceramic matrix composites (CMCs).

SiC-based CMCs are utilized in turbine blades, कंबस्टर अस्तर, and brake systems, where they provide weight cost savings, gas efficiency, and prolonged service life over metallic equivalents.

Its exceptional wear resistance makes SiC perfect for seals, bearings, pump elements, and ballistic shield, where sturdiness under extreme mechanical loading is critical.

3.2 Thermal Conductivity and Oxidation Security

SiC च्या सर्वात उपयुक्त निवासी किंवा व्यावसायिक गुणधर्मांपैकी एक म्हणजे त्याची उच्च थर्मल चालकता– अंदाजे 490 सिंगल-क्रिस्टल 4H-SiC आणि ~ 30 साठी W/m · K– 120 पॉलीक्रिस्टलाइन प्रकारांसाठी W/m · K– पुष्कळ धातूंच्या पलीकडे जाणे आणि प्रभावी उष्णता नष्ट करणे शक्य करणे.

पॉवर इलेक्ट्रॉनिक्समध्ये ही निवासी मालमत्ता महत्त्वाची आहे, जेथे SiC उपकरणे कमी कचरा उष्णता निर्माण करतात आणि सिलिकॉन-आधारित गॅझेटपेक्षा जास्त उर्जा घनतेवर चालू शकतात.

ऑक्सिडायझिंग वातावरणात वाढलेल्या तापमानाच्या पातळीवर, SiC एक संरक्षणात्मक सिलिका तयार करते (SiO ₂) अतिरिक्त ऑक्सिडेशन कमी करणारा थर, ~ तितकी चांगली पर्यावरणीय मजबूती ऑफर करते 1600 ° से.

तरीही, पाण्याची वाफ-समृद्ध वातावरणात, हा स्तर Si म्हणून अस्थिर होऊ शकतो(ओह)₄, प्रवेगक अधोगती परिणामी– गॅस टर्बाइन ऍप्लिकेशन्समधील एक प्रमुख आव्हान.

4. उर्जा मध्ये प्रगत अनुप्रयोग, इलेक्ट्रॉनिक उपकरणे, आणि एरोस्पेस

4.1 पॉवर इलेक्ट्रॉनिक उपकरणे आणि सेमीकंडक्टर गॅझेट्स

सिलिकॉन कार्बाइडने स्कॉटकी डायोड्स सारख्या गॅझेट्ससाठी शक्य करून पॉवर इलेक्ट्रॉनिक्समध्ये परिवर्तन केले आहे, MOSFETs, आणि जेएफईटी जे जास्त व्होल्टेजवर काम करतात, वारंवारता, आणि सिलिकॉन जुळण्यापेक्षा तापमान.

ही साधने इलेक्ट्रिक वाहनांमधील ऊर्जेची हानी कमी करतात, अक्षय ऊर्जा इनव्हर्टर, आणि व्यावसायिक इलेक्ट्रिक मोटर ड्राइव्ह, जागतिक उर्जा कार्यक्षमतेत वाढ करणे.

जंक्शन तापमान पातळीवर धावण्याची क्षमता 200 °C सुव्यवस्थित शीतकरण प्रणालींना परवानगी देते आणि प्रणालीची विश्वासार्हता वाढवते.

शिवाय, SiC वेफर्सचा वापर गॅलियम नायट्राइडसाठी सबस्ट्रॅटम म्हणून केला जातो (GaN) उच्च-इलेक्ट्रॉन-मोबिलिटी ट्रान्झिस्टरमधील एपिटॅक्सी (HEMTs), दोन्ही वाइड-बँडगॅप सेमीकंडक्टरचे फायदे एकत्रित करणे.

4.2 आण्विक, एरोस्पेस, आणि ऑप्टिकल उपकरणे

अणुऊर्जा प्रकल्पांमध्ये, एसआयसी हा अपघात-सहिष्णु इंधन क्लॅडिंगचा मुख्य घटक आहे, जेथे त्याचे न्यूट्रॉन शोषण क्रॉस-सेक्शन कमी होते, किरणोत्सर्ग प्रतिकार, आणि उच्च-तापमान कडकपणा सुरक्षा आणि सुरक्षा आणि कार्यक्षमता सुधारते.

एरोस्पेस मध्ये, SiC फायबर-प्रबलित कंपोझिटचा वापर जेट इंजिन आणि हायपरसोनिक कारमध्ये त्यांच्या हलक्या वजनाच्या आणि थर्मल स्थिरतेसाठी केला जातो..

शिवाय, अति-गुळगुळीत SiC मिरर त्यांच्या उच्च कडकपणा-ते-घनतेच्या प्रमाणात परिणाम म्हणून दुर्बिणीपूर्वी वापरतात, थर्मल स्थिरता, आणि सब-नॅनोमीटर उग्रपणाची पॉलिशबिलिटी.

सारांशात, सिलिकॉन कार्बाइड सिरॅमिक्स आधुनिक प्रगत सामग्रीचा मुख्य दगड आहे, उत्कृष्ट यांत्रिक संयोजन, थर्मल, आणि डिजिटल गुणधर्म.

पॉलीटाइपच्या विशिष्ट नियंत्रणासह, मायक्रोस्ट्रक्चर, आणि हाताळणी, शक्तीमध्ये तांत्रिक नवकल्पना सक्षम करण्यासाठी SiC राहते, वाहतूक, आणि अत्यंत सेटिंग अभियांत्रिकी.

5. पुरवठादार

TRUNNANO हे ओव्हरसह गोलाकार टंगस्टन पावडरचा पुरवठादार आहे 12 नॅनो-बिल्डिंग ऊर्जा संवर्धन आणि नॅनोटेक्नॉलॉजी विकासाचा अनुभव. ते क्रेडिट कार्डद्वारे पेमेंट स्वीकारते, T/T, वेस्ट युनियन आणि पेपल. Trunnano FedEx द्वारे परदेशातील ग्राहकांना माल पाठवेल, DHL, हवेने, किंवा समुद्राने. जर तुम्हाला Spherical Tungsten Powder बद्दल अधिक जाणून घ्यायचे असेल तर, कृपया आमच्याशी संपर्क साधा आणि चौकशी पाठवा([email protected]).
टॅग्ज: सिलिकॉन कार्बाइड सिरेमिक,सिलिकॉन कार्बाइड सिरेमिक उत्पादने, उद्योग सिरेमिक

सर्व लेख आणि चित्रे इंटरनेटवरून आहेत. काही कॉपीराइट समस्या असल्यास, कृपया हटवण्यासाठी वेळेत आमच्याशी संपर्क साधा.

आमची चौकशी करा