1. Princípy produktu a štrukturálne charakteristiky
1.1 Kryštalická chémia a polymorfizmus
(Kelímky z karbidu kremíka)
Karbid kremíka (SiC) je kovalentná keramika zložená z atómov kremíka a uhlíka usporiadaná v štvorstennej mriežke, vyvíjajúci sa medzi jeden z najodolnejších materiálov z hľadiska tepelnej a chemickej odolnosti.
Existuje v nad 250 polytypické druhy, s 3C (kubický), 4H, a 6H hexagonálne štruktúry sú najvhodnejšie pre aplikácie pri vysokých teplotách.
Silný Si– C väzby, s väzobnou silou presahujúcou 300 kJ/mol, dodávajú mimoriadnu pevnosť, tepelná vodivosť, a odolnosť proti tepelným šokom a chemickým nárazom.
V téglikových aplikáciách, spekaný alebo reakčne viazaný SiC je vybraný kvôli jeho schopnosti udržiavať architektonickú stabilitu pri ťažkých tepelných gradientoch a deštruktívnych roztavených atmosférach.
Na rozdiel od oxidovej keramiky, SiC nevykonáva tak rušivé fázové prechody ako jeho sublimačný faktor (~ 2700 °C), takže je vhodný pre vyššie uvedený postup 1600 °C.
1.2 Tepelný a mechanický výkon
Charakteristickou charakteristikou SiC téglikov je ich vysoká tepelná vodivosť– v rozmedzí od 80 do 120 W/(m · K)– ktorý propaguje rovnomernú cirkuláciu tepla a znižuje tepelnú úzkosť počas rýchleho vykurovania alebo klimatizácie.
Táto obytná nehnuteľnosť výrazne kontrastuje s porcelánom s nízkou vodivosťou, ako je oxid hlinitý (≈ 30 W/(m · K)), ktoré sú náchylné na zlomenie pri tepelnom šoku.
SiC navyše vykazuje výnimočnú mechanickú pevnosť pri zvýšených teplotách, zadržiavanie cez 80% jeho húževnatosti v ohybe pri izbovej teplote (toľko ako 400 MPa) dokonca aj pri 1400 °C.
Jeho znížený koeficient tepelnej rozťažnosti (~ 4.0 × 10 ⁻⁶/ K) ďalej zvyšuje odolnosť proti tepelným šokom, je dôležité zvážiť opakované cyklovanie medzi úrovňou teploty okolia a funkčnou teplotou.
Okrem toho, SiC vykazuje prvotriednu odolnosť proti opotrebovaniu a oderu, zabezpečenie dlhej životnosti v atmosfére s mechanickou manipuláciou alebo búrlivou cirkuláciou topenia.
2. Výrobné metódy a mikroštruktúrna kontrola
( Kelímky z karbidu kremíka)
2.1 Metódy spekania a zahusťovacie metódy
Priemyselné tégliky SiC sa vyrábajú predovšetkým beztlakovým spekaním, väzba odozvy, alebo lisovanie za tepla, každý ponúka jedinečné výhody v nákladoch, čistota, a výkon.
Beztlakové spekanie zahŕňa zhutňovanie veľkého prášku SiC pomocou spekacích pomôcok, ako je bór a uhlík, splnené vysokoteplotným spracovaním (2000– 2200 °C )v inertnej atmosfére, aby sa dosiahla takmer teoretická hustota.
Táto technika poskytuje vysokú čistotu, vysokopevnostné tégliky vhodné na manipuláciu s polovodičmi a pokrokovými zliatinami.
Reakčne viazaný SiC (RBSC) vzniká penetráciou pórovitého uhlíkového predlisku roztaveným kremíkom, ktorý reaguje na vytvorenie β-SiC sedenia, výsledkom je zlúčenina SiC a opakujúci sa kremík.
Zatiaľ čo trochu znížená tepelná vodivosť v dôsledku prídavkov kovového kremíka, RBSC poskytuje vynikajúcu rozmerovú stabilitu a nižšiu výrobnú cenu, vďaka čomu je prominentný pre veľké komerčné využitie.
SiC lisovaný za tepla, aj keď drahšie, dáva najväčšiu hrúbku a čistotu, vyhradené pre mimoriadne náročné aplikácie, ako je vývoj jednotlivých kryštálov.
2.2 Vysoká kvalita povrchu a geometrická presnosť
Obrábanie po spekaní, pozostávajúce z mletia a umývania, zaisťuje špecifické rozmerové odpory a hladké vnútorné povrchy, ktoré redukujú nukleačné webové stránky a znižujú nebezpečenstvo kontaminácie.
Drsnosť povrchu je veľmi starostlivo riadená, aby sa zastavilo rozmrazovanie a uľahčilo sa veľmi ľahké uvoľnenie spevnených produktov.
Geometria téglika– ako je hrúbka povrchu steny, uhol skosenia, a nižšie zakrivenie– je vylepšený na vyváženie tepelnej hmoty, štrukturálna výdrž, a kompatibilita s horákom ohrievača.
Prispôsobené návrhy vyhovujú určitým objemom rozmrazovania, vykurovacie profily, a citlivosť na materiál, zaručuje optimálnu účinnosť v rôznych priemyselných procesoch.
Pokročilá kontrola kvality, vrátane röntgenovej difrakcie, rastrovacia elektrónová mikroskopia, a ultrazvukové vyšetrenie, potvrdzuje mikroštrukturálnu homogenitu a nedostatok problémov, ako sú póry alebo rozštiepenia.
3. Chemická odolnosť a interakcia s taveninami
3.1 Inertnosť v agresívnom prostredí
SiC tégliky vykazujú vynikajúcu odolnosť voči chemickému napadnutiu roztavenými oceľami, druh, a neoxidačné soli, prevyšuje konvenčnú grafitovú a oxidovú keramiku.
Sú bezpečné v kontakte s roztaveným hliníkom, meď, striebro, a ich zliatiny, odolnosť voči zmáčaniu a rozpúšťaniu v dôsledku nízkej medzifázovej sily a tvorby oxidov ochranného povrchu.
Pri spracovaní kremíka a germánia pre fotovoltaiku a polovodiče, Tégliky SiC zabraňujú kovovej kontaminácii, ktorá by mohla oslabiť digitálne obytné nehnuteľnosti.
Avšak, v extrémne oxidačných podmienkach alebo pri viditeľnosti alkalických zmien, SiC môže oxidovať za vzniku oxidu kremičitého (SiO₂), ktoré by mohli reagovať ešte viac a vytvárať silikáty s nízkou teplotou topenia.
Z toho dôvodu, SiC sa najlepšie hodí pre neutrálne alebo redukčné prostredie, kde je maximalizovaná jeho stabilita.
3.2 Obmedzenia a úvahy o kompatibilite
Napriek svojej húževnatosti, SiC nie je všeobecne inertný; reaguje s určitými roztavenými produktmi, najmä kovy skupiny železa (Fe, In, Co) pri vysokých teplotách s procesmi nauhličovania a rozpúšťania.
Pri spracovaní skvapalnenej ocele, Tégliky SiC sa rýchlo zhoršujú a preto sa im vyhýbame.
Podobným spôsobom, antacidá a ocele alkalických zemín (napr., Li, Už, Ca) môže minimalizovať SiC, spúšťanie uhlíka a vytváranie silicídov, obmedzenie ich použitia pri syntéze materiálov batérií alebo reaktívneho odlievania ocele.
Na skvapalnené sklo a keramiku, SiC je zvyčajne kompatibilný, ale môže obsahovať stopové množstvo kremíka priamo v extrémne citlivých optických alebo elektronických okuliaroch.
Rozpoznanie týchto interakcií špecifických pre daný materiál je nevyhnutné na výber vhodného druhu téglika a zaručenie čistoty procesu a životnosti téglika..
4. Priemyselné aplikácie a technologický vývoj
4.1 Hutníctvo, Polovodič, a obnoviteľných zdrojov energie
SiC tégliky sú životne dôležité pri výrobe multikryštalických a monokryštalických kremíkových ingotov pre solárne batérie, kde odolávajú dlhodobému priamemu pôsobeniu roztaveného kremíka pri ~ 1420 °C.
Ich tepelná bezpečnosť zabezpečuje rovnomernú kondenzáciu a znižuje hustotu dislokácií, priamo ovplyvňujúce solárnu účinnosť.
Vo fabrikách, SiC tégliky sa používajú na tavenie neželezných kovov, ako je hliník a mosadz, poskytovanie dlhšej životnosti a znížená tvorba odpadov na rozdiel od hlinkovo-grafitových možností.
Okrem toho sa používajú vo vysokoteplotnom laboratóriu na termogravimetrické vyhodnotenie, diferenciálna skenovacia kalorimetria, a syntéza sofistikovaných porcelánov a intermetalických zlúčenín.
4.2 Budúce výstrelky a pokročilé kombinácie produktov
Nové aplikácie pozostávajú z použitia téglikov SiC v skríningu jadrových produktov novej generácie a reaktoroch na roztavenú soľ, kde sa hodnotí ich odolnosť voči žiareniu a roztaveným fluoridom.
Povlaky ako pyrolytický nitrid bóru (PBN) alebo ytria (Y DVA O ₃) sa aplikujú na povrchy SiC, aby sa dodatočne zvýšila chemická inertnosť a zastavila sa difúzia kremíka v postupoch s ultra vysokou čistotou.
Vo vývoji je aditívna výroba SiC prvkov s využitím spojovacieho tryskania alebo stereolitografie, príťažlivé geometrie zariadení a rýchle prototypovanie pre špecializované návrhy téglikov.
Ako rastie potreba energetickej efektívnosti, dlhotrvajúci, a manipulácia pri vysokých teplotách bez kontaminácie, tégliky z karbidu kremíka určite zostanú základným kameňom modernej technológie pri výrobe pokročilých produktov.
Na záver, tégliky z karbidu kremíka predstavujú kritický prvok umožňujúci použitie vo vysokoteplotných priemyselných a klinických postupoch.
Ich bezkonkurenčná kombinácia tepelnej stability, mechanická húževnatosť, a chemická odolnosť z nich robí materiál voľby pre aplikácie, kde je rozhodujúca účinnosť a spoľahlivosť.
5. Poskytovateľ
Advanced Ceramis založená v októbri 17, 2012, je high-tech podnik zameraný na výskum a vývoj, výroby, spracovanie, predaj a technické služby keramických príbuzných materiálov a výrobkov. Naše produkty zahŕňajú okrem iného keramické produkty z karbidu bóru, Keramické výrobky z nitridu bóru, Keramické výrobky z karbidu kremíka, Keramické výrobky z nitridu kremíka, Keramické výrobky z oxidu zirkoničitého, atď. Ak máte záujem, neváhajte nás kontaktovať.
Tagy: Kelímky z karbidu kremíka, Keramika z karbidu kremíka, Keramické tégliky z karbidu kremíka
Všetky články a obrázky sú z internetu. Ak existujú nejaké problémy s autorskými právami, kontaktujte nás včas na odstránenie.
Opýtajte sa nás