Соңгы елларда кремний карбиды кушылмасыннан ясалган ярымүткәргечләр сәнәгатьтә киң игътибар җәлеп итә. Ләкин, югары җитештерүчәнлекле материал буларак, кремний карбиды электрон җайланмаларның (диодлар, көч җайланмалары) кечкенә өлеше генә. Аны шулай ук абразивлар, кисү материаллары, структура материаллары, оптик материаллар, катализатор ташучылар һ.б. буларак та кулланырга мөмкин. Бүгенге көндә без, нигездә, химик тотрыклылык, югары температурага чыдамлык, тузуга чыдамлык, коррозиягә чыдамлык, югары җылылык үткәрүчәнлек, түбән җылылык киңәю коэффициенты, түбән тыгызлык һәм югары механик ныклык кебек өстенлекләргә ия булган кремний карбиды керамикасын тәкъдим итәбез. Алар химик машина төзелеше, энергетика һәм әйләнә-тирә мохитне саклау, ярымүткәргечләр, металлургия, милли оборона һәм хәрби сәнәгать кебек өлкәләрдә киң кулланыла.
Кремний карбиды (SiC)кремний һәм углеродны үз эченә ала, һәм ул типик күп типлы структураль кушылма, нигездә ике кристалл формасын үз эченә ала: α – SiC (югары температуралы тотрыклы төр) һәм β – SiC (түбән температуралы тотрыклы төр). Барлыгы 200 дән артык күп тип бар, алар арасында β – SiC ның 3C SiC һәм α – SiC ның 2H SiC, 4H SiC, 6H SiC һәм 15R SiC типлары типик.
SiC күп тәнле структурасын күрсәтегез
Температура 1600 ℃ тан түбән булганда, SiC β – SiC формасында була һәм якынча 1450 ℃ температурада кремний һәм углеродның гади катнашмасыннан әзерләнергә мөмкин. Температура 1600 ℃ тан артканда, β – SiC әкренләп α – SiC төрле полиморфларына әйләнә. 4H SiC якынча 2000 ℃ температурада җиңел барлыкка килә; 6H һәм 15R полиморфлары җиңел формалашу өчен 2100 ℃ тан югары температура таләп итә; 6H SiC хәтта 2200 ℃ тан югары температураларда да бик тотрыклы булып кала ала, бу аны сәнәгать кушымталарында киң куллана.
Саф кремний карбиды төссез һәм үтә күренмәле кристалл, ә сәнәгать кремний карбиды төссез, ачык сары, ачык яшел, куе яшел, ачык зәңгәр, куе зәңгәр яки хәтта кара төстә була ала, үтә күренмәлелек дәрәҗәсе кими. Абразив сәнәгате кремний карбидын төсенә карап ике төргә бүлә: кара кремний карбиды һәм яшел кремний карбиды. Төссездән куе яшелгә кадәр кремний карбиды яшел кремний карбиды дип классификацияләнә, ә ачык зәңгәрдән карага кадәр кремний карбиды кара кремний карбиды дип классификацияләнә. Кара кремний карбиды һәм яшел кремний карбиды икесе дә альфа-SiC алты почмаклы кристаллар, һәм яшел кремний карбиды микропорошогы гадәттә кремний карбиды керамикасы өчен чимал буларак кулланыла.
Төрле процесслар белән әзерләнгән кремний карбиды керамикасының эшләве
Шулай да, кремний карбиды керамикасының түбән сыну чыдамлыгы һәм югары сынучанлык кебек кимчелеге бар. Шуңа күрә, соңгы елларда кремний карбиды керамикасына нигезләнгән композит керамика, мәсәлән, җепсел (яки мыек) арматурасы, гетероген кисәкчәләрнең дисперсиясен ныгыту һәм градиентлы функциональ материаллар бер-бер артлы барлыкка килде, бу аерым материалларның ныклыгын һәм ныклыгын яхшыртты.
Югары нәтиҗәле структуралы керамик югары температуралы материал буларак, кремний карбиды керамикасы югары температуралы мичләрдә, корыч металлургиясендә, нефть химиясендә, механик электроникада, аэрокосмик, энергетика һәм әйләнә-тирә мохитне саклауда, атом энергиясендә, автомобильләрдә һәм башка өлкәләрдә кулланыла башлады.
2022 елда Кытайда кремний карбидлы структура керамикасы базарының күләме 18,2 миллиард юаньга җитәчәк дип көтелә. Куллану өлкәләре һәм үсеш ихтыяҗлары алга таба киңәю белән, кремний карбидлы структура керамикасы базарының күләме 2025 елга 29,6 миллиард юаньга җитәчәк дип фаразлана.
Киләчәктә, яңа энергия машиналары, энергетика, сәнәгать, элемтә һәм башка өлкәләрнең үтеп керү дәрәҗәсе арту белән, шулай ук төрле өлкәләрдә югары төгәллекле, югары тузуга чыдамлы һәм югары ышанычлы механик компонентларга яки электрон компонентларга карата катгый таләпләр арту белән, кремний карбидлы керамик продуктлар базары күләменең киңәюен дәвам итүе көтелә, алар арасында яңа энергия машиналары һәм фотоэлектриклар мөһим үсеш өлкәләре булып тора.
Кремний карбиды керамикасы югары температурага чыдамлыгы, утка чыдамлыгы һәм термик бәрелүгә чыдамлыгы аркасында керамик мичләрдә кулланыла. Алар арасында роликлы мичләр, нигездә, литий-ион батареясы уңай электрод материалларын, тискәре электрод материалларын һәм электролитларны киптерү, блендерлау һәм җылылык белән эшкәртү өчен кулланыла. Литий батареясы уңай һәм тискәре электрод материаллары яңа энергияле машиналар өчен алыштыргысыз. Кремний карбиды керамик мич җиһазлары мичләрнең төп компоненты булып тора, ул мич җитештерү куәтен яхшырта һәм энергия куллануны сизелерлек киметә ала.
Кремний карбиды керамик продуктлары төрле автомобиль компонентларында да киң кулланыла. Моннан тыш, SiC җайланмалары, нигездә, яңа энергияле машиналарның PCUларында (көч белән идарә итү җайланмалары, мәсәлән, борттагы DC/DC) һәм OBCларда (зарядка җайланмалары) кулланыла. SiC җайланмалары PCU җиһазларының авырлыгын һәм күләмен киметергә, күчергеч югалтуларын киметергә, җайланмаларның эш температурасын һәм система нәтиҗәлелеген яхшыртырга мөмкин; шулай ук җайланманың көч дәрәҗәсен арттырырга, схема структурасын гадиләштерергә, көч тыгызлыгын яхшыртырга һәм OBC зарядка вакытында зарядка тизлеген арттырырга мөмкин. Хәзерге вакытта дөньядагы күп кенә автомобиль компанияләре кремний карбидын берничә модельдә кулланалар, һәм кремний карбидын киң күләмдә куллану тенденциягә әйләнде.
Фотоэлектрик элементлар җитештерү процессында кремний карбиды керамикасы төп ташучы материаллар буларак кулланылганда, көймә терәкләре, көймә тартмалары һәм торба фитинглары кебек продуктлар яхшы термик тотрыклылыкка ия, югары температурада кулланылганда деформацияләнми һәм зарарлы пычраткыч матдәләр җитештерми. Алар еш кулланыла торган кварц көймә терәкләрен, көймә тартмаларын һәм торба фитингларын алыштыра ала һәм зур чыгым өстенлекләренә ия.
Моннан тыш, фотоэлектрик кремний карбиды көч җайланмалары өчен базар перспективалары киң. SiC материалларының каршылык, капка заряды һәм кире кайтару заряды үзенчәлекләре түбәнрәк. SiC Mosfet яки SiC Mosfetны SiC SBD фотоэлектрик инверторлары белән бергә куллану конверсия нәтиҗәлелеген 96% тан 99% тан артыкка кадәр арттырырга, энергия югалтуларын 50% тан артыкка киметергә һәм җиһазлар циклының гомерен 50 тапкыр арттырырга мөмкин.
Кремний карбиды керамикасының синтезы 1890-нчы елларга барып тоташа, ул вакытта кремний карбиды нигездә механик тарту материаллары һәм утка чыдам материаллар өчен кулланылган. Җитештерү технологиясе үсеше белән югары технологияле SiC продуктлары киң үсеш алды, һәм дөнья илләре алдынгы керамиканы сәнәгатьләштерүгә күбрәк игътибар бирә башладылар. Алар инде традицион кремний карбиды керамикасын әзерләү белән канәгать түгелләр. Югары технологияле керамика җитештерүче предприятиеләр тизрәк үсә, бигрәк тә бу күренеш мөһимрәк булган үсешкән илләрдә. Чит ил җитештерүчеләре арасында, нигездә, 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 һ.б. бар.
Кытайда кремний карбиды үсеше Европа һәм Америка кебек үсеш алган илләр белән чагыштырганда чагыштырмача соңрак барган. 1951 елның июнендә Беренче Шлифовкалау Тәгәрмәчләре Заводында SiC җитештерү өчен беренче сәнәгать миче төзелгәннән бирле, Кытай кремний карбиды җитештерә башлаган. Кремний карбиды керамикасын җитештерүчеләр, нигездә, Шаньдун провинциясенең Вэйфан шәһәрендә тупланган. Профессионаллар фикеренчә, бу җирле күмер чыгару предприятиеләренең банкротлыкка дучар булуы һәм үзгәртеп кору омтылышы белән бәйле. Кайбер компанияләр кремний карбидын тикшерү һәм җитештерүне башлау өчен Германиядән тиешле җиһазлар керткәннәр.ZPC - реакция белән синтерланган кремний карбиды җитештерүче иң зур компанияләрнең берсе.
Бастырып чыгару вакыты: 2024 елның 9 ноябре