І. Будова та властивості карбіду кремнію
Карбід кремнію SiC містить кремній і вуглець. Це типова поліморфна сполука, яка в основному включає α-SiC (високотемпературний стабільний тип) і β-SiC (низькотемпературний стабільний тип). Існує більше 200 поліморфів, серед яких 3C-SiC β-SiC і 2H-SiC, 4H-SiC, 6H-SiC і 15R-SiC α-SiC є більш репрезентативними.
Рисунок Поліморфна структура SiC Коли температура нижче 1600 ℃, SiC існує у формі β-SiC, який можна виготовити з простої суміші кремнію та вуглецю при температурі приблизно 1450 ℃. Коли вона вище 1600 ℃, β-SiC повільно перетворюється на різні поліморфи α-SiC. 4H-SiC легко генерувати приблизно при 2000 ℃; Політипи 6H і 15R легко генерувати при високих температурах понад 2100 ℃; 6H-SiC також може залишатися дуже стабільним при температурах вище 2200 ℃, тому він більш поширений у промисловому застосуванні. Чистий карбід кремнію являє собою безбарвний і прозорий кристал. Промисловий карбід кремнію буває безбарвним, світло-жовтим, світло-зеленим, темно-зеленим, світло-блакитним, темно-синім і навіть чорним, при цьому ступінь прозорості в свою чергу зменшується. Абразивна промисловість поділяє карбід кремнію на дві категорії за кольором: чорний карбід кремнію та зелений карбід кремнію. Карбід кремнію від безбарвного до темно-зеленого кольору класифікується як зелений, а від світло-блакитного до чорного — як чорний карбід кремнію. Як чорний карбід кремнію, так і зелений карбід кремнію є гексагональними кристалами α-SiC. Як правило, кераміка з карбіду кремнію використовує зелений порошок карбіду кремнію як сировину.
2. Процес підготовки кераміки з карбіду кремнію
Керамічний матеріал з карбіду кремнію виготовляється шляхом подрібнення, подрібнення та сортування сировини з карбіду кремнію для отримання частинок SiC з рівномірним розподілом частинок за розміром, а потім пресування частинок SiC, добавок для спікання та тимчасових адгезивів у зелену заготовку, а потім спікання при високій температурі. Однак через високі характеристики ковалентного зв’язку Si-C зв’язків (~88%) і низький коефіцієнт дифузії однією з головних проблем у процесі підготовки є складність ущільнення при спіканні. Методи виготовлення кераміки з карбіду кремнію високої щільності включають реакційне спікання, спікання без тиску, спікання при атмосферному тиску, спікання гарячого пресування, рекристалізаційне спікання, гаряче ізостатичне пресування спікання, іскрове плазмове спікання тощо.
Однак карбідокремнієва кераміка має недолік — низьку в'язкість руйнування, тобто більшу крихкість. З цієї причини в останні роки багатофазна кераміка на основі кераміки карбіду кремнію, така як армування волокнами (або нитками), гетерогенне дисперсійне зміцнення частинок і градієнтні функціональні матеріали з’явилися одна за одною, покращуючи ударну в’язкість і міцність мономерних матеріалів.
3. Застосування карбідокремнієвої кераміки у фотоелектричній сфері
Кераміка з карбіду кремнію має чудову стійкість до корозії, може протистояти ерозії хімічних речовин, подовжує термін служби та не виділяє шкідливих хімічних речовин, що відповідає вимогам захисту навколишнього середовища. У той же час опори для човнів з карбіду кремнію також мають кращі переваги щодо вартості. Незважаючи на те, що ціна самих матеріалів з карбіду кремнію є відносно високою, їх довговічність і стабільність можуть знизити експлуатаційні витрати та частоту заміни. У довгостроковій перспективі вони мають вищу економічну вигоду та стали основними продуктами на ринку фотоелектричних опор для човнів.
Коли кераміка з карбіду кремнію використовується як основний матеріал-носій у процесі виробництва фотоелектричних елементів, опори для човнів, коробки для човнів, фітинги для труб та інші виготовлені вироби мають гарну термічну стабільність, не деформуються при високих температурах і не містять шкідливих забруднюючих речовин. Вони можуть замінити широко використовувані в даний час кварцові опори для човнів, коробки для човнів і фітинги для труб і мають значні переваги в ціні. Основним матеріалом для човнів є карбід кремнію. Порівняно з традиційними кварцовими опорами для човнів опори для човнів з карбіду кремнію мають кращу термічну стабільність і можуть зберігати стабільність у середовищі з високою температурою. Опори для човнів із карбіду кремнію добре працюють у середовищі з високою температурою, не піддаються впливу тепла, деформуються чи пошкоджуються. Вони підходять для виробничих процесів, які вимагають високотемпературної обробки, що сприяє збереженню стабільності та послідовності виробничого процесу.
Термін служби: відповідно до аналізу даних звіту: термін служби кераміки з карбіду кремнію більш ніж у 3 рази перевищує термін служби опор для човнів, коробів для човнів і трубопровідної арматури з кварцових матеріалів, що значно зменшує частоту заміни витратних матеріалів.
Час публікації: 21 жовтня 2024 р