Soňky ýyllarda kremniý karbidi birleşmesiniň ýarymgeçirijileri senagatda giňden üns çekdi. Şeýle-de bolsa, ýokary öndürijilikli material hökmünde kremniý karbidi elektron enjamlaryň (diodlar, güýç enjamlary) diňe kiçi bir bölegidir. Ol şeýle hem abraziwler, kesiji materiallar, gurluşyk materiallary, optiki materiallar, katalizator daşaýjylar we başgalar hökmünde ulanylyp bilner. Häzirki wagtda biz esasan himiki durnuklylyk, ýokary temperatura çydamlylygy, aşynma çydamlylygy, korroziýa çydamlylygy, ýokary ýylylyk geçirijiligi, pes ýylylyk giňelme koeffisiýenti, pes dykyzlyk we ýokary mehaniki berklik ýaly artykmaçlyklara eýe bolan kremniý karbidi keramikasyny ornaşdyrýarys. Olar himiki maşynlar, energiýa we daşky gurşawy goramak, ýarymgeçirijiler, metallurgiýa, milli goranmak we harby senagat ýaly ugurlarda giňden ulanylýar.
Kremniý karbidi (SiC)kremniý we uglerody öz içine alýar we esasan iki kristal görnüşini öz içine alýan tipiki köp görnüşli gurluş birleşmesidir: α – SiC (ýokary temperaturaly durnukly görnüş) we β – SiC (pes temperaturaly durnukly görnüş). Jemi 200-den gowrak köp görnüşli görnüş bar, olaryň arasynda β – SiC-niň 3C SiC we α – SiC-niň 2H SiC, 4H SiC, 6H SiC we 15R SiC bar.
SiC köp göwdeli gurluşyny şekil
Temperatura 1600 ℃-den aşak bolanda, SiC β – SiC görnüşinde bolýar we takmynan 1450 ℃-de kremniý we uglerodyň ýönekeý garyndysyndan taýýarlanyp bilner. Temperatura 1600 ℃-den geçende, β – SiC haýal-haýal α – SiC-niň dürli polimorflaryna öwrülýär. 4H SiC takmynan 2000 ℃-de aňsatlyk bilen döredilýär; 6H we 15R polimorflarynyň ikisi hem aňsat emele gelmek üçin 2100 ℃-den ýokary ýokary temperatura talap edýär; 6H SiC hatda 2200 ℃-den ýokary temperaturada hem örän durnukly bolup bilýär, bu bolsa ony senagat ulanylyşlarynda giňden ulanmaga mümkinçilik berýär.
Arassa kremniý karbidi reňksiz we açyk kristaldyr, senagat kremniý karbidi bolsa reňksiz, açyk sary, açyk ýaşyl, goýy ýaşyl, açyk gök, goýy gök ýa-da hatda gara reňkde bolup biler, açyklyk derejesi peselýär. Abraziw senagaty kremniý karbidini reňkine görä iki görnüşe bölýär: gara kremniý karbidi we ýaşyl kremniý karbidi. Reňksizden goýy ýaşyla çenli kremniý karbidi ýaşyl kremniý karbidi, açyk gökden gara kremniý karbidi bolsa gara kremniý karbidi hökmünde klassifikasiýa edilýär. Gara kremniý karbidi we ýaşyl kremniý karbidi ikisi hem alfa SiC altyburçluk kristallarydyr we ýaşyl kremniý karbidi mikro poroşogy, adatça, kremniý karbidi keramikasy üçin çig mal hökmünde ulanylýar.
Dürli usullar bilen taýýarlanan kremniý karbid keramikasynyň öndürijiligi
Şeýle-de bolsa, kremniý karbid keramikasynyň pes döwülme berkligi we ýokary döwülme kemçiligi bar. Şonuň üçin soňky ýyllarda kremniý karbid keramikasyna esaslanýan kompozit keramika, mysal üçin, süýüm (ýa-da murtly) güýçlendirme, dürli bölejikleriň dispersiýasyny güýçlendirmek we gradient funksional materiallar yzygiderli peýda bolup, aýry-aýry materiallaryň berkligini we berkligini ýokarlandyrýar.
Ýokary öndürijilikli gurluşyk keramikasy ýokary temperatura materialy hökmünde kremniý karbid keramikasy ýokary temperatura peçlerinde, polat metallurgiýasynda, nebithimiýasynda, mehaniki elektronikada, aerokosmosda, energiýa we daşky gurşawy goramakda, ýadro energiýasynda, awtoulaglarda we beýleki ugurlarda barha köp ulanylýar.
2022-nji ýylda Hytaýda kremniý karbid gurluşyk keramikasynyň bazar möçberiniň 18,2 milliard ýuana ýetmegine garaşylýar. Ulanylyş ugurlarynyň has-da giňelmegi we geljekki ösüş zerurlyklary bilen, kremniý karbid gurluşyk keramikasynyň bazar möçberiniň 2025-nji ýyla çenli 29,6 milliard ýuana ýetmegine çak edilýär.
Geljekde täze energiýa ulaglarynyň, energetikanyň, senagatyň, aragatnaşygyň we beýleki ulgamlaryň artýan aralaşma tizligi, şeýle hem dürli ugurlarda ýokary takyklykly, ýokary aşynma garşylygy we ýokary ygtybarlylykly mehaniki bölekler ýa-da elektron bölekler üçin barha berk talaplar bilen kremniý karbid keramiki önümleriniň bazar möçberiniň giňelmegine garaşylýar, olaryň arasynda täze energiýa ulaglary we fotowoltaika möhüm ösüş ugurlarydyr.
Kremniý karbid keramikasy ajaýyp ýokary temperatura mehaniki häsiýetleri, ýangyna çydamlylygy we termal şoklara çydamlylygy sebäpli keramiki peçlerde ulanylýar. Olaryň arasynda rulonly peçler esasan litium-ion batareýasynyň oňyn elektrod materiallaryny, negatiw elektrod materiallaryny we elektrolitleri guratmak, bişirmek we ýylylyk bilen işläp taýýarlamak üçin ulanylýar. Litiý batareýasynyň oňyn we negatiw elektrod materiallary täze energiýa ulaglary üçin hökmanydyr. Kremniý karbid keramiki peç mebelleri peçleriň esasy bölegi bolup, peçleriň önümçilik kuwwatyny ýokarlandyryp we energiýa sarp edilişini ep-esli azaldyp biler.
Kremniý karbid keramiki önümleri dürli awtoulag böleklerinde hem giňden ulanylýar. Mundan başga-da, SiC enjamlary, esasan, täze energiýa awtoulaglarynyň PCU-larynda (kuwwat dolandyryş bloklary, meselem, bortdaky DC/DC) we OBC-lerinde (zarýad beriji bloklar) ulanylýar. SiC enjamlary PCU enjamlarynyň agramyny we göwrümini azaldyp, açar ýitgilerini azaldyp, enjamlaryň iş temperaturasyny we ulgamyň netijeliligini ýokarlandyryp biler; şeýle hem enjamyň kuwwat derejesini ýokarlandyrmak, zynjyr gurluşyny ýönekeýleşdirmek, kuwwat dykyzlygyny gowulandyrmak we OBC zarýad beriş wagtynda zarýad beriş tizligini ýokarlandyrmak mümkin. Häzirki wagtda dünýäniň köp awtoulag kompaniýalary kremniý karbidini köp modellerde ulandylar we kremniý karbidiniň giň möçberde ulanylmagy meýile öwrüldi.
Kremniý karbid keramikasy fotowoltaik elementleriň öndüriliş prosesinde esasy daşaýjy materiallar hökmünde ulanylanda, gaýyk daýançlary, gaýyk gutulary we turba armaturalary ýaly önümler gowy termal durnuklylyga eýedir, ýokary temperaturada ulanylanda deformasiýa etmeýär we zyýanly hapalandyryjy maddalary öndürmeýär. Olar giňden ulanylýan kwars gaýyk daýançlarynyň, gaýyk gutularynyň we turba armaturalarynyň ornuny tutup biler we uly çykdajy artykmaçlyklaryna eýedir.
Mundan başga-da, fotowoltaik kremniý karbidli güýç enjamlarynyň bazar mümkinçilikleri giň. SiC materiallary garşylyk, derweze zarýady we yzyna gaýtaryş zarýadynyň häsiýetnamalary boýunça pes. SiC Mosfet ýa-da SiC Mosfet-i SiC SBD fotowoltaik inwertorlary bilen bilelikde ulanmak konwersiýanyň netijeliligini 96% -den 99% -den ýokary ýokarlandyryp, energiýa ýitgisini 50% -den gowrak azaldyp we enjamlaryň sikliniň ömrüni 50 esse uzaldyp biler.
Kremniý karbidi keramikasynyň sintezini 1890-njy ýyllardan başlap görmek bolýar, şol döwürde kremniý karbidi esasan mehaniki üweýji materiallar we oda çydamly materiallar üçin ulanylýardy. Önümçilik tehnologiýasynyň ösmegi bilen ýokary tehnologiýaly SiC önümleri giňden ösdürildi we dünýäniň dürli ýurtlary ösen keramika senagatlaşdyrmaga has köp üns berýärler. Olar indi däp bolan kremniý karbidi keramikasyny taýýarlamak bilen kanagatlanmaýarlar. Ýokary tehnologiýaly keramika öndürýän kärhanalar, esasanam bu hadysanyň has möhüm bolan ösen ýurtlarda has çalt ösýär. Daşary ýurt önüm öndürijileriniň arasynda esasan 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 we ş.m. bar.
Hytaýda kremniý karbidiniň ösüşi Ýewropa we Amerika ýaly ösen ýurtlar bilen deňeşdirilende has gijikdi. 1951-nji ýylyň iýun aýynda Birinji üwürtme tigir zawodynda SiC öndürmek üçin ilkinji senagat peji gurlandan bäri, Hytaý kremniý karbidini öndürmäge başlady. Kremniý karbidi keramikasynyň ýerli öndürijileri esasan Şandun welaýatynyň Weýfang şäherinde jemlenen. Hünärmenleriň pikiriçe, bu ýerli kömür gazyp çykarýan kärhanalaryň bankrotlyga uçramagy we özgeriş gözlemegi bilen baglanyşykly. Käbir kompaniýalar kremniý karbidini öwrenmek we öndürmek üçin Germaniýadan degişli enjamlary getirdiler.ZPC reaksiýa arkaly sinterlenen kremniý karbidiniň iň uly öndürijileriniň biridir.
Ýerleşdirilen wagty: 2024-nji ýylyň 9-njy noýabry