Son illərdə silikon karbid birləşməli yarımkeçiricilər sənayedə geniş diqqət cəlb etmişdir. Lakin, yüksək performanslı bir material olaraq, silikon karbid elektron cihazların (diodlar, güc cihazları) yalnız kiçik bir hissəsidir. O, həmçinin aşındırıcılar, kəsici materiallar, struktur materiallar, optik materiallar, katalizator daşıyıcıları və daha çox kimi istifadə edilə bilər. Bu gün biz əsasən kimyəvi stabillik, yüksək temperatur müqaviməti, aşınma müqaviməti, korroziyaya davamlılıq, yüksək istilik keçiriciliyi, aşağı istilik genişlənmə əmsalı, aşağı sıxlıq və yüksək mexaniki möhkəmlik üstünlüklərinə malik silikon karbid keramikasını təqdim edirik. Onlar kimya maşınqayırması, enerji və ətraf mühitin mühafizəsi, yarımkeçiricilər, metallurgiya, milli müdafiə və hərbi sənaye kimi sahələrdə geniş istifadə olunur.
Silisium karbid (SiC)silisium və karbon ehtiva edir və əsasən iki kristal formasını əhatə edən tipik çoxtipli struktur birləşmədir: α – SiC (yüksək temperaturlu stabil tip) və β – SiC (aşağı temperaturlu stabil tip). Ümumilikdə 200-dən çox çoxtip mövcuddur ki, bunlar arasında β – SiC-nin 3C SiC-si və α – SiC-nin 2H SiC, 4H SiC, 6H SiC və 15R SiC-si nümunəvidir.
Şəkil SiC Çoxcisimli Quruluşu
Temperatur 1600 ℃-dən aşağı olduqda, SiC β – SiC şəklində mövcuddur və təxminən 1450 ℃-də sadə silikon və karbon qarışığından hazırlana bilər. Temperatur 1600 ℃-dən yuxarı olduqda, β – SiC yavaş-yavaş α – SiC-nin müxtəlif polimorflarına çevrilir. 4H SiC təxminən 2000 ℃-də asanlıqla əmələ gəlir; Həm 6H, həm də 15R polimorflarının asan əmələ gəlməsi üçün 2100 ℃-dən yuxarı yüksək temperatur tələb olunur; 6H SiC hətta 2200 ℃-dən yuxarı temperaturlarda belə çox sabit qala bilər və bu da onu sənaye tətbiqlərində geniş istifadə etməyə imkan verir.
Saf silikon karbid rəngsiz və şəffaf kristaldır, sənaye silikon karbidi isə rəngsiz, açıq sarı, açıq yaşıl, tünd yaşıl, açıq mavi, tünd mavi və ya hətta qara rəngdə ola bilər və şəffaflıq səviyyəsi azalır. Aşındırıcı sənaye silikon karbidini rənginə görə iki növə bölür: qara silikon karbid və yaşıl silikon karbid. Rəngsizdən tünd yaşıla qədər silikon karbid yaşıl silikon karbid, açıq mavidən qaraya qədər silikon karbid isə qara silikon karbid kimi təsnif edilir. Qara silikon karbid və yaşıl silikon karbid hər ikisi alfa SiC altıbucaqlı kristallardır və yaşıl silikon karbid mikro tozu ümumiyyətlə silikon karbid keramikası üçün xammal kimi istifadə olunur.
Müxtəlif Proseslərlə Hazırlanmış Silikon Karbid Keramikasının Performansı
Lakin, silikon karbid keramikasının aşağı sınıq möhkəmliyi və yüksək kövrəklik kimi mənfi cəhətləri var. Buna görə də, son illərdə lif (və ya bığ) möhkəmləndirməsi, heterojen hissəcik dispersiyasının möhkəmləndirilməsi və qradiyent funksional materiallar kimi silikon karbid keramikasına əsaslanan kompozit keramika ardıcıl olaraq ortaya çıxmış və fərdi materialların möhkəmliyini və möhkəmliyini artırmışdır.
Yüksək performanslı struktur keramika yüksək temperaturlu material kimi, silikon karbid keramikası yüksək temperaturlu sobalarda, polad metallurgiyasında, neft-kimyada, mexaniki elektronikada, aerokosmik, enerji və ətraf mühitin qorunmasında, nüvə enerjisində, avtomobillərdə və digər sahələrdə getdikcə daha çox tətbiq olunur.
2022-ci ildə Çində silikon karbid struktur keramika bazarının həcminin 18,2 milyard yuana çatacağı gözlənilir. Tətbiq sahələrinin daha da genişlənməsi və sonrakı artım ehtiyacları ilə silikon karbid struktur keramika bazarının həcminin 2025-ci ilə qədər 29,6 milyard yuana çatacağı təxmin edilir.
Gələcəkdə yeni enerji nəqliyyat vasitələrinin, enerji, sənaye, rabitə və digər sahələrin artan nüfuzetmə sürəti, eləcə də müxtəlif sahələrdə yüksək dəqiqlik, yüksək aşınma müqaviməti və yüksək etibarlılıq mexaniki komponentlər və ya elektron komponentlər üçün getdikcə daha sərt tələblər ilə silikon karbid keramika məhsullarının bazar həcminin genişlənməyə davam etməsi gözlənilir ki, bunlar arasında yeni enerji nəqliyyat vasitələri və fotovoltaiklər mühüm inkişaf sahələridir.
Silikon karbid keramikası əla yüksək temperatur mexaniki xüsusiyyətlərinə, yanğına davamlılığına və istilik zərbəsinə davamlılığına görə keramika sobalarında istifadə olunur. Bunların arasında diyircəkli sobalar əsasən litium-ion batareyalı müsbət elektrod materiallarının, mənfi elektrod materiallarının və elektrolitlərin qurudulması, sinterlənməsi və istiliklə işlənməsi üçün istifadə olunur. Litium batareyalı müsbət və mənfi elektrod materialları yeni enerji nəqliyyat vasitələri üçün əvəzolunmazdır. Silikon karbid keramika soba mebelləri sobaların əsas komponentidir və sobanın istehsal gücünü artıra və enerji istehlakını əhəmiyyətli dərəcədə azalda bilər.
Silikon karbid keramika məhsulları müxtəlif avtomobil komponentlərində də geniş istifadə olunur. Bundan əlavə, SiC cihazları əsasən yeni enerji nəqliyyat vasitələrinin PCU-larında (güc idarəetmə qurğuları, məsələn, bortda olan DC/DC) və OBC-lərində (şarj qurğuları) istifadə olunur. SiC cihazları PCU avadanlıqlarının çəkisini və həcmini azalda, açar itkilərini azalda və cihazların iş temperaturunu və sistem səmərəliliyini artıra bilər; OBC doldurulması zamanı qurğunun güc səviyyəsini artırmaq, dövrə strukturunu sadələşdirmək, güc sıxlığını yaxşılaşdırmaq və doldurma sürətini artırmaq da mümkündür. Hazırda dünyanın bir çox avtomobil şirkətləri birdən çox modeldə silikon karbiddən istifadə ediblər və silikon karbidin geniş miqyasda tətbiqi bir tendensiya halını alıb.
Fotovoltaik elementlərin istehsal prosesində əsas daşıyıcı materiallar kimi silikon karbid keramika istifadə edildikdə, qayıq dayaqları, qayıq qutuları və boru armaturları kimi məhsullar yaxşı istilik stabilliyinə malikdir, yüksək temperaturda istifadə edildikdə deformasiyaya uğramır və zərərli çirkləndiricilər əmələ gətirmir. Onlar tez-tez istifadə olunan kvars qayıq dayaqlarını, qayıq qutularını və boru armaturlarını əvəz edə bilər və əhəmiyyətli xərc üstünlüklərinə malikdir.
Bundan əlavə, fotovoltaik silikon karbid güc cihazları üçün bazar perspektivləri genişdir. SiC materialları daha aşağı müqavimət, qapı yükü və tərs bərpa yükü xüsusiyyətlərinə malikdir. SiC Mosfet və ya SiC Mosfet-in SiC SBD fotovoltaik çeviriciləri ilə birlikdə istifadəsi çevrilmə səmərəliliyini 96%-dən 99%-dən çox artıra, enerji itkisini 50%-dən çox azalda və avadanlıq dövrünün ömrünü 50 dəfə artıra bilər.
Silisium karbid keramikasının sintezi 1890-cı illərə təsadüf edir, o zaman silisium karbid əsasən mexaniki üyüdücü materiallar və odadavamlı materiallar üçün istifadə olunurdu. İstehsal texnologiyasının inkişafı ilə yüksək texnologiyalı SiC məhsulları geniş inkişaf etmişdir və dünya ölkələri qabaqcıl keramikanın sənayeləşdirilməsinə daha çox diqqət yetirirlər. Onlar artıq ənənəvi silisium karbid keramikasının hazırlanmasından məmnun deyillər. Yüksək texnologiyalı keramika istehsal edən müəssisələr, xüsusən də bu fenomenin daha əhəmiyyətli olduğu inkişaf etmiş ölkələrdə daha sürətlə inkişaf edir. Xarici istehsalçılar əsasən Saint Gobain, 3M, CeramTec, IBIDEN, Schunk, Narita Group, Toto Corporation, CoorsTek, Kyocera, Aszac, Japan Jingke Ceramics Co., Ltd., Japan Special Ceramics Co., Ltd., IPS Ceramics və s.-ni əhatə edir.
Çində silikon karbidin inkişafı Avropa və Amerika kimi inkişaf etmiş ölkələrlə müqayisədə nisbətən gec baş vermişdir. SiC istehsalı üçün ilk sənaye sobası 1951-ci ilin iyun ayında Birinci Üyüdücü Təkər Zavodunda tikildiyindən, Çin silikon karbid istehsalına başlamışdır. Silikon karbid keramikasının yerli istehsalçıları əsasən Şandun əyalətinin Veyfang şəhərində cəmləşmişdir. Mütəxəssislərin fikrincə, bu, yerli kömür mədən müəssisələrinin iflasla üzləşməsi və transformasiya axtarışı ilə bağlıdır. Bəzi şirkətlər silikon karbidini tədqiq etmək və istehsal etmək üçün Almaniyadan müvafiq avadanlıqlar gətirmişlər.ZPC, reaksiya ilə sinterlənmiş silikon karbid istehsalında ən böyük şirkətlərdən biridir.
Yazı vaxtı: 09 Noyabr 2024