1. Принципы продукта и структурные характеристики
1.1 Кристаллохимия и полиморфизм
(Тигли из карбида кремния)
Карбид кремния (Карбид кремния) представляет собой ковалентную керамику, состоящую из атомов кремния и углерода, расположенных в тетраэдрической решетке., разработка одного из наиболее термически и химически стойких материалов.
Он существует более чем 250 политипические виды, с 3С (кубический), 4ЧАС, и гексагональные структуры 6H, наиболее подходящие для высокотемпературных применений..
Сильный Си– С-облигации, с силой связи, выходящей за рамки 300 кДж/моль, придавать необыкновенную твердость, теплопроводность, и устойчивость к тепловому и химическому удару.
В тигельном применении, Спеченный или реакционно-связанный SiC выбран из-за его способности сохранять архитектурную стабильность в условиях сильных температурных градиентов и разрушительной расплавленной атмосферы..
В отличие от оксидной керамики, SiC не совершает разрушительных фазовых переходов в такой степени, как его фактор сублимации. (~ 2700 °С), что делает его пригодным для длительной процедуры, описанной выше 1600 °С.
1.2 Термические и механические характеристики
Определяющей характеристикой тиглей SiC является их высокая теплопроводность.– начиная от 80 к 120 ж/(м · К)– который обеспечивает равномерную циркуляцию тепла и уменьшает термическое беспокойство при быстром нагреве или кондиционировании воздуха..
Этот жилой объект сильно контрастирует с фарфором с низкой проводимостью, таким как оксид алюминия. (≈ 30 ж/(м · К)), которые уязвимы к разрушению при термическом ударе.
SiC дополнительно демонстрирует исключительную механическую прочность при повышенных температурах., сохраняя более 80% его вязкости при изгибе при комнатной температуре (столько же, сколько 400 МПа) даже в 1400 °С.
Его пониженный коэффициент теплового расширения (~ 4.0 × 10 ⁻⁶/ К) дополнительно повышает устойчивость к тепловому удару, Крайне важно рассмотреть возможность повторного переключения между уровнями температуры окружающей среды и функциональной температуры..
Кроме того, SiC демонстрирует превосходную стойкость к износу и истиранию., обеспечение длительного срока службы в атмосфере, предполагающей механическое обращение или бурную оттепельную циркуляцию.
2. Методы производства и микроструктурный контроль
( Тигли из карбида кремния)
2.1 Методы спекания и методы уплотнения
Промышленные тигли из карбида кремния в основном производятся методом спекания без давления., ответное соединение, или горячее прессование, каждый из которых предлагает уникальные преимущества по стоимости, чистота, и производительность.
Спекание без давления включает в себя уплотнение великолепного порошка SiC с помощью спекающих добавок, таких как бор и углерод., достигается за счет высокотемпературной обработки (2000– 2200 °С )в инертной атмосфере для достижения плотности, близкой к теоретической.
Этот метод обеспечивает высокую чистоту, высокопрочные тигли, подходящие для работы с полупроводниками и прогрессивными сплавами.
Реакционно-связанный SiC (РБСК) создается путем проникновения в пористую углеродную заготовку расплавленного кремния., который вступает в реакцию с образованием сидящего β-SiC, в результате чего образуется соединение SiC и повторяющегося кремния..
Хотя немного снижена теплопроводность из-за добавок металлического кремния., RBSC обеспечивает превосходную стабильность размеров и более низкую стоимость производства., сделать его заметным для широкого коммерческого использования.
Горячепрессованный SiC, хотя и дороже, дает наибольшую густоту и чистоту, зарезервировано для сверхтребовательных приложений, таких как разработка монокристаллов.
2.2 Высокое качество поверхности и геометрическая точность
Обработка после спекания, состоящий из измельчения и промывки, обеспечивает определенное размерное сопротивление и гладкие внутренние поверхности, что уменьшает количество мест зародышеобразования и снижает опасность загрязнения.
Шероховатость поверхности очень тщательно контролируется, чтобы предотвратить оттаивание и облегчить освобождение упрочненных изделий..
Геометрия тигля– например, толщина поверхности стены, угол конусности, и нижняя кривизна– улучшен для балансировки тепловой массы, структурная выносливость, и совместимость с горелкой отопителя.
Индивидуальные конструкции рассчитаны на определенные объемы оттаивания., нагревательные профили, и материальная чувствительность, гарантируя оптимальную эффективность различных промышленных процессов.
Расширенный контроль качества, в том числе рентгеновская дифракция, сканирующая электронная микроскопия, и ультразвуковой скрининг, подтверждает микроструктурную однородность и отсутствие таких проблем, как поры или трещины.
3. Химическая стойкость и взаимодействие с расплавами
3.1 Инертность в агрессивной среде
Тигли SiC демонстрируют исключительную стойкость к химическому воздействию расплавленной стали., добрый, и неокисляющие соли, превосходит обычную графитовую и оксидную керамику.
Они безопасны при контакте с расплавленным алюминием., медь, серебро, и их сплавы, устойчивость к смачиванию и растворению вследствие низкой межфазной силы и образования защитных поверхностных оксидов.
При работе с кремнием и германием для фотогальваники и полупроводников., Тигли из карбида кремния предотвращают загрязнение металлами, которое может ослабить цифровую жилую недвижимость..
Однако, в чрезвычайно окислительных условиях или при наличии щелочных изменений, SiC может окисляться с образованием кремнезема. (СиО ₂), которые могут еще больше отреагировать на образование силикатов с низкой температурой плавления..
По этой причине, SiC лучше всего подходит для нейтральных или восстановительных сред., где его устойчивость максимальна.
3.2 Ограничения и соображения совместимости
Несмотря на свою жесткость, SiC не всегда инертен.; реагирует с некоторыми расплавленными продуктами, особенно металлы группы железа (Фе, В, Ко) при высоких температурах с процессами науглероживания и растворения.
При переработке жидкой стали, Тигли SiC быстро портятся, поэтому их следует избегать..
Подобным образом, антациды и щелочноземельные стали (например, Ли, Уже, Калифорния) может минимизировать SiC, запуск углерода и создание силицидов, ограничение их использования при синтезе материалов аккумуляторов или литье из реактивной стали..
Для жидкого стекла и керамики, Карбид кремния обычно совместим, однако может содержать следы кремния прямо в чрезвычайно чувствительных оптических или электронных очках..
Признание этих специфических для материала взаимодействий необходимо для выбора подходящего типа тигля и обеспечения чистоты процесса и долговечности тигля..
4. Промышленное применение и технологическая эволюция
4.1 Металлургия, Полупроводник, и возобновляемые источники энергии
Тигли из SiC имеют жизненно важное значение в производстве слитков мультикристаллического и монокристаллического кремния для солнечных батарей., где они выдерживают длительное прямое воздействие расплавленного кремния при ~ 1420 °С.
Их термическая безопасность обеспечивает равномерную конденсацию и снижает плотность дислокаций., прямое влияние на солнечную эффективность.
На заводах, Тигли SiC используются для плавки цветных металлов, таких как алюминий и латунь., обеспечивают более длительный срок службы и снижение образования окалины по сравнению с вариантами с глиной и графитом.
Они также используются в высокотемпературных лабораториях для термогравиметрической оценки., дифференциальная сканирующая калориметрия, и синтез сложных фарфоров и интерметаллических соединений..
4.2 Будущие причуды и передовые комбинации продуктов
Новые области применения включают использование тиглей SiC в скрининге ядерных продуктов нового поколения и реакторах с расплавленными солями., где оценивается их устойчивость к радиации и расплавленным фторидам.
Покрытия, такие как пиролитический нитрид бора. (ПБН) или иттрия (Й ДВА О ₃) наносятся на поверхности SiC для дополнительного повышения химической инертности и остановки диффузии кремния в процессах сверхвысокой чистоты..
Аддитивное производство элементов SiC с использованием струйной печати или стереолитографии находится в стадии разработки., привлекательная геометрия установки и быстрое создание прототипов для специализированных конструкций тиглей.
По мере роста потребности в энергоэффективных, долгоиграющий, и работа при высоких температурах без загрязнения, Тигли из карбида кремния, безусловно, останутся краеугольным камнем современной технологии в производстве передовых продуктов..
В заключение, Тигли из карбида кремния представляют собой критически важный элемент в высокотемпературных промышленных и клинических процедурах..
Их непревзойденное сочетание термической стабильности, механическая прочность, химическая стойкость делает их предпочтительным материалом для применений, где эффективность и надежность имеют решающее значение..
5. Поставщик
Компания Advanced Ceramics основана в октябре. 17, 2012, это высокотехнологичное предприятие, занимающееся исследованиями и разработками, производство, обработка, продажа и техническое обслуживание керамических материалов и изделий. Наша продукция включает, помимо прочего, керамические изделия из карбида бора., Керамические изделия из нитрида бора, Керамические изделия из карбида кремния, Керамические изделия из нитрида кремния, Керамические изделия из диоксида циркония, и т. д.. Если вам интересно, пожалуйста, не стесняйтесь обращаться к нам.
Теги: Тигли из карбида кремния, Карбид Кремния Керамика, Керамические тигли из карбида кремния
Все статьи и фотографии взяты из Интернета.. Если есть какие-либо проблемы с авторскими правами, пожалуйста, свяжитесь с нами вовремя, чтобы удалить.
Запросите нас