Дар соҳаи васеи илми маводшиносӣ, сафолҳои карбидии кремний бо сабаби хосиятҳои аълои худ, аз қабили сахтии баланд, мустаҳкамии баланд, устувории хуби гармӣ ва устувории кимиёвӣ, ба "маҳбуб"-и бисёр соҳаҳои технологияи баланд табдил ёфтаанд. Аз кайҳоннавардӣ то истеҳсоли нимноқилҳо, аз мошинҳои нави энергетикӣ то техникаи саноатӣ, сафолҳои карбидии кремний нақши муҳим доранд. Дар раванди тайёр кардани сафолҳои карбидии кремний, усули пухтакунӣ омили калидии муайянкунандаи хосиятҳо ва доираи татбиқи он мебошад. Имрӯз мо раванди пухтакунии карбиди кремнийро омӯхта, ба омӯзиши бартариҳои беназири реаксияи пухташуда тамаркуз хоҳем кард.керамикаи карбидии кремний.
Усулҳои маъмулии синтези карбиди кремний
Усулҳои гуногуни пухтани кремний мавҷуданд, ки ҳар кадоми онҳо принсипҳо ва хусусиятҳои хоси худро доранд.
1. Синтези гарм бо пресскунӣ: Ин усули синтезкунӣ ҷойгир кардани хокаи карбиди кремнийро ба қолаб, истифодаи фишори муайян ҳангоми гармкунӣ дар бар мегирад, то равандҳои қолабкунӣ ва синтезкуниро ҳамзамон анҷом диҳанд. Синтези гарм бо пресскунӣ метавонад сафолҳои зичи карбиди кремнийро дар ҳарорати нисбатан паст ва дар муддати кӯтоҳ, бо андозаи донаҳои майда ва хосиятҳои хуби механикӣ ба даст орад. Бо вуҷуди ин, таҷҳизоти синтези гарм бо пресскунӣ мураккаб аст, арзиши қолаб баланд аст, талаботи раванди истеҳсолӣ сахт аст ва танҳо қисмҳои шакли оддӣ тайёр карда мешаванд, ки боиси паст шудани самаранокии истеҳсолот мегардад, ки то андозае истифодаи онро дар миқёси васеъ маҳдуд мекунад.
2. Синтези фишори атмосфера: Синтези фишори атмосфера раванди синтези зичии карбиди кремний бо роҳи гарм кардани он то 2000-2150 ℃ дар фишори атмосфера ва шароити инертии атмосфера, бо илова кардани ёрирасонҳои мувофиқи синтез мебошад. Он ба ду раванд тақсим мешавад: синтези ҳолати сахт ва синтези фазаи моеъ. Синтези фазаи сахт метавонад зичии баланди карбиди кремнийро ба даст орад, ки дар байни кристаллҳо фазаи шишагӣ вуҷуд надорад ва хосиятҳои аълои механикии ҳарорати баланд вуҷуд дорад; Синтези фазаи моеъ бартариҳои пасти ҳарорати синтез, андозаи хурдтари дона ва беҳтар шудани қувваи хамшавӣ ва тобоварии шикастани маводро дорад. Синтези фишори атмосфера ягон маҳдудият дар шакл ва андозаи маҳсулот, хароҷоти пасти истеҳсолӣ ва хосиятҳои аълои ҳамаҷонибаи мавод надорад, аммо ҳарорати синтез баланд ва истеъмоли энергия зиёд аст.
3. Реаксияи синтеризатсия: Карбиди кремнийи реаксияшуда бори аввал аз ҷониби П. Поппер дар солҳои 1950 пешниҳод шуда буд. Ин раванд омехта кардани манбаи карбон ва хокаи карбиди кремний ва тайёр кардани ҷисми сабзро тавассути усулҳо ба монанди қолаби тазриқӣ, пресскунии хушк ё пресскунии изостатикии хунук дар бар мегирад. Сипас, порча то ҳарорати болотар аз 1500 ℃ дар атмосфераи вакуумӣ ё инертӣ гарм карда мешавад, ки дар он лаҳза кремнийи сахт ба кремнийи моеъ табдил меёбад, ки тавассути таъсири капиллярӣ ба порчаи дорои сӯрохиҳо ворид мешавад. Кремнийи моеъ ё буғи кремний дар ҷисми сабз бо C2 реаксияи кимиёвӣ мегузаронад ва β-SiC2, ки дар ҷои худ тавлид мешавад, бо зарраҳои аслии SiC2 дар ҷисми сабз якҷоя шуда, маводҳои керамикии карбиди кремнийи реаксияшударо ташкил медиҳанд.
Бартариҳои реаксияи синтеризатсияи керамикаи кремний карбидӣ
Дар муқоиса бо дигар усулҳои пухтакунӣ, керамикаи кремний карбидии реаксияшуда бартариҳои зиёд дорад:
1. Ҳарорати пасти синтезкунӣ ва арзиши назоратшаванда: Ҳарорати синтезкунии реаксия одатан аз ҳарорати синтезкунии атмосфера пасттар аст, ки истеъмоли энергия ва талаботи ҳарорати баландро барои таҷҳизоти синтезкунӣ хеле кам мекунад. Ҳарорати пасти синтезкунӣ маънои хароҷоти нигоҳдории камтари таҷҳизот ва истеъмоли энергияро дар раванди истеҳсолот кам мекунад ва хароҷоти истеҳсолиро самаранок коҳиш медиҳад. Ин имкон медиҳад, ки сафолҳои кремний карбидии синтезшудаи реаксия дар истеҳсоли миқёси калон бартариҳои назарраси иқтисодӣ дошта бошанд.
2. Ташаккули андозаи қариб холис, барои сохторҳои мураккаб мувофиқ аст: Дар раванди пухтани реаксия, мавод базӯр камшавии ҳаҷмро аз сар мегузаронад. Ин хусусият онро барои тайёр кардани ҷузъҳои сохтории андозаи калон ва мураккаб махсусан мувофиқ мегардонад. Новобаста аз он ки он ҷузъҳои механикии дақиқ ё ҷузъҳои калони таҷҳизоти саноатӣ бошанд, сафолҳои карбиди кремнийи пухташудаи реаксия метавонанд ба талаботи тарроҳӣ дақиқ ҷавобгӯ бошанд, қадамҳои минбаъдаи коркардро кам кунанд, самаранокии истеҳсолотро беҳтар созанд ва инчунин талафоти мавод ва афзоиши хароҷотро, ки дар натиҷаи коркард ба вуҷуд меоянд, кам кунанд.
3. Дараҷаи баланди зичии мавод: Бо назорати оқилонаи шароити реаксия, синтеризатсияи реаксия метавонад ба дараҷаи баланди зичии сафолии карбиди кремний ноил гардад. Сохтори зич ба мавод хосиятҳои аълои механикӣ, аз қабили қувваи баланди хамшавӣ ва қувваи фишурдашавӣ медиҳад, ки ба он имкон медиҳад, ки якпорчагии сохториро дар зери қувваҳои назарраси беруна нигоҳ дорад. Дар айни замон, сохтори зич инчунин муқовимати фарсудашавӣ ва муқовимати зангзании маводро афзоиш медиҳад ва ба он имкон медиҳад, ки дар муҳити сахти корӣ устувор кор кунад ва мӯҳлати хидмати онро дароз кунад.
4. Устувории хуби кимиёвӣ: Сафолҳои карбиди кремнийи бо реаксия пухташуда ба кислотаҳои қавӣ ва металлҳои гудохта муқовимати аъло доранд. Дар соҳаҳо ба монанди кимиё ва металлургия, таҷҳизот аксар вақт бояд бо муҳитҳои гуногуни зангзананда тамос гиранд. Сафолҳои карбиди кремнийи бо реаксия пухташуда метавонанд ба таври муассир ба эрозияи ин муҳитҳо муқовимат кунанд, кори муқаррарии таҷҳизотро таъмин кунанд, хароҷоти нигоҳдорӣ ва ивазкуниро кам кунанд ва пайвастагӣ ва устувории истеҳсолотро беҳтар созанд.
Дар соҳаҳои гуногун васеъ татбиқшаванда
Бо ин бартариҳо, сафолҳои карбиди кремнийи реактивӣ дар бисёр соҳаҳо ба таври васеъ истифода мешаванд. Дар соҳаи таҷҳизоти кӯраи гармии баланд, он метавонад ба муҳити ҳарорати баланд тоб оварад ва кори самараноки кӯраҳоро таъмин кунад; Дар ивазкунандаҳои гармӣ, гузариши аълои гармӣ ва муқовимат ба зангзанӣ онҳоро интихоби беҳтарини мавод мегардонад; Дар таҷҳизоти ҳифзи муҳити зист, ба монанди соплоҳои безулфуризатсия, он метавонад ба эрозияи муҳити зангзананда муқовимат кунад ва кори устувори дарозмуддати таҷҳизотро таъмин кунад. Илова бар ин, сафолҳои карбиди кремнийи реактивӣ низ дар соҳаҳои баландсифат, ба монанди фотоэлектрикӣ ва аэрокосмос нақши муҳим мебозанд.
Сафолҳои карбиди кремнийи реактивӣ бо сабаби бартариҳои беназири худ дар оилаи сафолҳои карбиди кремний мавқеи муҳимро ишғол мекунанд. Бо пешрафти пайвастаи технология ва беҳсозии пайвастаи равандҳо, боварӣ доранд, ки сафолҳои карбиди кремнийи реактивӣ бо роҳи реактивӣ самаранокии аълои худро дар соҳаҳои бештар нишон медиҳанд ва барои рушди соҳаҳои гуногун дастгирии қавии моддӣ фароҳам меоранд.
Вақти нашр: 13 июни соли 2025