So'nggi yillarda kremniy karbid birikmasi yarimo'tkazgichlari sanoatda keng e'tiborga sazovor bo'ldi. Biroq, yuqori samarali material sifatida kremniy karbid elektron qurilmalarning (diodlar, quvvat qurilmalari) kichik bir qismidir. U shuningdek, abraziv materiallar, kesish materiallari, strukturaviy materiallar, optik materiallar, katalizator tashuvchilar va boshqalar sifatida ham ishlatilishi mumkin. Bugungi kunda biz asosan kimyoviy barqarorlik, yuqori haroratga chidamlilik, aşınmaya bardoshlilik, korroziyaga chidamlilik, yuqori issiqlik o'tkazuvchanligi, past issiqlik kengayish koeffitsienti, past zichlik va yuqori mexanik mustahkamlik kabi afzalliklarga ega bo'lgan kremniy karbid keramikasini joriy etmoqdamiz. Ular kimyoviy mashinasozlik, energetika va atrof-muhitni muhofaza qilish, yarimo'tkazgichlar, metallurgiya, milliy mudofaa va harbiy sanoat kabi sohalarda keng qo'llaniladi.
Kremniy karbidi (SiC)kremniy va uglerodni o'z ichiga oladi va odatda ko'p turdagi strukturaviy birikma bo'lib, asosan ikkita kristall shaklini o'z ichiga oladi: α – SiC (yuqori haroratli barqaror tur) va β – SiC (past haroratli barqaror tur). Jami 200 dan ortiq ko'p turdagi turlar mavjud, ular orasida β – SiC ning 3C SiC va α – SiC ning 2H SiC, 4H SiC, 6H SiC va 15R SiC vakili hisoblanadi.
SiC ko'p jismli tuzilishini shakllantiring
Harorat 1600 ℃ dan past bo'lganda, SiC β – SiC shaklida mavjud bo'ladi va taxminan 1450 ℃ da kremniy va uglerodning oddiy aralashmasidan tayyorlanishi mumkin. Harorat 1600 ℃ dan oshganda, β – SiC asta-sekin α – SiC ning turli polimorflariga aylanadi. 4H SiC taxminan 2000 ℃ da osongina hosil bo'ladi; 6H va 15R polimorflarining ikkalasi ham oson hosil bo'lishi uchun 2100 ℃ dan yuqori yuqori haroratni talab qiladi; 6H SiC hatto 2200 ℃ dan yuqori haroratlarda ham juda barqaror bo'lib qolishi mumkin, bu esa uni sanoat qo'llanmalarida keng qo'llashga imkon beradi.
Sof kremniy karbidi rangsiz va shaffof kristalldir, sanoat kremniy karbidi esa rangsiz, och sariq, och yashil, to'q yashil, och ko'k, to'q ko'k yoki hatto qora rangda bo'lishi mumkin, shaffoflik darajasi esa pasayadi. Abraziv sanoati kremniy karbidini rangiga qarab ikki turga ajratadi: qora kremniy karbidi va yashil kremniy karbidi. Rangsizdan to'q yashilgacha bo'lgan kremniy karbidi yashil kremniy karbidi, och ko'kdan qoragacha bo'lgan kremniy karbidi esa qora kremniy karbidi deb tasniflanadi. Qora kremniy karbidi va yashil kremniy karbidi ikkalasi ham alfa SiC olti burchakli kristallar bo'lib, yashil kremniy karbid mikro kukuni odatda kremniy karbid keramikasi uchun xom ashyo sifatida ishlatiladi.
Turli jarayonlar bilan tayyorlangan kremniy karbid keramikasining ishlashi
Biroq, kremniy karbidli keramikaning sinish chidamliligi past va mo'rtligi yuqori bo'lgan kamchiliklari bor. Shuning uchun, so'nggi yillarda kremniy karbidli keramikaga asoslangan kompozit keramika, masalan, tola (yoki mo'ylov) armaturasi, heterojen zarrachalar dispersiyasini mustahkamlash va gradientli funktsional materiallar ketma-ket paydo bo'ldi, bu esa individual materiallarning mustahkamligi va mustahkamligini oshirdi.
Yuqori samarali strukturaviy keramik yuqori haroratli material sifatida kremniy karbidli keramika yuqori haroratli pechlar, po'lat metallurgiyasi, neft-kimyo, mexanik elektronika, aerokosmik, energetika va atrof-muhitni muhofaza qilish, yadro energiyasi, avtomobillar va boshqa sohalarda tobora ko'proq qo'llanilmoqda.
2022-yilda Xitoyda kremniy karbidli strukturaviy keramika bozor hajmi 18,2 milliard yuanga yetishi kutilmoqda. Qo'llanilish sohalarining yanada kengayishi va quyi oqimdagi o'sish ehtiyojlari bilan, 2025-yilga kelib kremniy karbidli strukturaviy keramika bozor hajmi 29,6 milliard yuanga yetishi taxmin qilinmoqda.
Kelajakda yangi energiya vositalari, energetika, sanoat, aloqa va boshqa sohalarning kirib borish darajasining ortishi, shuningdek, turli sohalarda yuqori aniqlik, yuqori aşınma qarshiligi va yuqori ishonchlilikdagi mexanik komponentlar yoki elektron komponentlarga bo'lgan tobora qat'iy talablar bilan kremniy karbidli keramika mahsulotlarining bozor hajmi kengayishda davom etishi kutilmoqda, ular orasida yangi energiya vositalari va fotovoltaika muhim rivojlanish sohalari hisoblanadi.
Silikon karbidli keramika yuqori haroratli mexanik xususiyatlari, yong'inga chidamliligi va termal zarbalarga chidamliligi tufayli keramik pechlarda qo'llaniladi. Ular orasida rolikli pechlar asosan lityum-ion batareyali musbat elektrod materiallari, manfiy elektrod materiallari va elektrolitlarni quritish, sinterlash va issiqlik bilan ishlov berish uchun ishlatiladi. Lityum batareyali musbat va manfiy elektrod materiallari yangi energiya vositalari uchun ajralmas hisoblanadi. Silikon karbidli keramik pech mebellari pechlarning asosiy komponenti bo'lib, u pechning ishlab chiqarish quvvatini oshirishi va energiya sarfini sezilarli darajada kamaytirishi mumkin.
Silikon karbidli keramika mahsulotlari turli xil avtomobil komponentlarida ham keng qo'llaniladi. Bundan tashqari, SiC qurilmalari asosan yangi energiya vositalarining PCUlarida (quvvatni boshqarish bloklari, masalan, bortdagi DC/DC) va OBClarda (zaryadlash bloklari) qo'llaniladi. SiC qurilmalari PCU uskunalarining og'irligi va hajmini kamaytirishi, kommutator yo'qotishlarini kamaytirishi va qurilmalarning ish harorati va tizim samaradorligini oshirishi mumkin; shuningdek, OBC zaryadlash paytida blok quvvat darajasini oshirish, elektron sxema tuzilishini soddalashtirish, quvvat zichligini yaxshilash va zaryadlash tezligini oshirish mumkin. Hozirgi vaqtda dunyo bo'ylab ko'plab avtomobil kompaniyalari bir nechta modellarda kremniy karbididan foydalanganlar va kremniy karbidini keng miqyosda qo'llash tendentsiyaga aylangan.
Fotovoltaik elementlarni ishlab chiqarish jarayonida kremniy karbidli keramika asosiy tashuvchi materiallar sifatida ishlatilganda, qayiq tayanchlari, qayiq qutilari va quvur armaturalari kabi hosil bo'lgan mahsulotlar yaxshi issiqlik barqarorligiga ega, yuqori haroratlarda ishlatilganda deformatsiyalanmaydi va zararli ifloslantiruvchi moddalarni ishlab chiqarmaydi. Ular keng tarqalgan kvarts qayiq tayanchlari, qayiq qutilari va quvur armaturalarini almashtirishi mumkin va sezilarli iqtisodiy afzalliklarga ega.
Bundan tashqari, fotovoltaik kremniy karbidli quvvat qurilmalari uchun bozor istiqbollari keng. SiC materiallari qarshilik, darvoza zaryadi va teskari tiklanish zaryad xususiyatlariga ega emas. SiC Mosfet yoki SiC Mosfetni SiC SBD fotovoltaik invertorlari bilan birgalikda ishlatish konversiya samaradorligini 96% dan 99% dan yuqori darajaga oshirishi, energiya yo'qotilishini 50% dan ortiqqa kamaytirishi va uskunaning ishlash muddatini 50 baravar oshirishi mumkin.
Kremniy karbid keramikasining sintezi 1890-yillarga borib taqaladi, o'shanda kremniy karbidi asosan mexanik silliqlash materiallari va o'tga chidamli materiallar uchun ishlatilgan. Ishlab chiqarish texnologiyasining rivojlanishi bilan yuqori texnologiyali SiC mahsulotlari keng rivojlandi va dunyo mamlakatlari ilg'or keramika sanoatlashtirishga ko'proq e'tibor qaratmoqdalar. Ular endi an'anaviy kremniy karbid keramikasini tayyorlashdan qoniqishmaydi. Yuqori texnologiyali keramika ishlab chiqaradigan korxonalar, ayniqsa, bu hodisa ko'proq ahamiyatga ega bo'lgan rivojlangan mamlakatlarda tezroq rivojlanmoqda. Xorijiy ishlab chiqaruvchilar asosan 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 va boshqalarni o'z ichiga oladi.
Xitoyda kremniy karbidining rivojlanishi Yevropa va Amerika kabi rivojlangan mamlakatlarga nisbatan ancha kech bo'ldi. 1951-yil iyun oyida Birinchi silliqlash g'ildiragi zavodida SiC ishlab chiqarish uchun birinchi sanoat pechi qurilganidan beri, Xitoy kremniy karbidini ishlab chiqarishni boshladi. Silikon karbid keramikasining mahalliy ishlab chiqaruvchilari asosan Shandong provinsiyasining Veyfang shahrida joylashgan. Mutaxassislarning fikriga ko'ra, bu mahalliy ko'mir qazib olish korxonalari bankrotlik arafasida va o'zgarishlarni izlayotgani bilan bog'liq. Ba'zi kompaniyalar kremniy karbidini tadqiq qilish va ishlab chiqarishni boshlash uchun Germaniyadan tegishli uskunalarni olib kirishdi.ZPC reaksiya sinterlangan kremniy karbidining eng yirik ishlab chiqaruvchilardan biridir.
Joylashtirilgan vaqt: 2024-yil 9-noyabr