Кремний карбид порошокторун кантип даярдоо

Кремний карбиди, көбүнчө карборундум деп аталган, алмаз сыяктуу катуу жана кийилүүгө өтө чыдамдуу. Мындан тышкары, анын керамикалык касиеттери аны жогорку температуралуу жана жогорку чыңалуулуу чөйрөлөрдө колдонууга ылайыктуу кылат.

Lely процесстик өндүрүш порошок түрүндө алынган натыйжаны берет, аны моиссинит асыл таштарына айландырып колдонсо болот, ал эми өндүрүүчүлөр аны абразивдүү буюмдарды жана катуулук талап кылынган продукцияларды чыгарууда да колдонушат.

Булактар

Кремний карбиди (SiC), ошондой эле карборундум деп да белгилүү, кремний менен көмүртектен турган өтө катуу бирикме болуп, табигый түрдө моисантит минералы катары кездешет жана 19-кылымдын аягынан бери абразивдик материал катары массалык түрдө өндүрүлөт. SiCти катуу керамикага айландыруу же ага азот, фосфор, бериллий же алюминий кошуу n- же p-типтеги жарым өткөргүчтөрдү түзүүгө мүмкүндүк берет.

Өнөр жайлык SiC адатта Ачесон ыкмасы менен өндүрүлөт: кремний диоксид кумун нефть коксу сыяктуу көмүртек булактары менен аралаштырып, ачык меште жогорку температурада ысытып, анын тазалык деңгээлине жараша жашыл же кара түстөгү дандар алынат.

SiC өзүнүн жогорку жылуулук өткөргүчтүгү жана коррозияга туруктуулугу менен белгилүү. Төмөн жылуулук кеңейүү коэффициенти, жогорку бекемдик/катуулук катышы, химиялык туруктуулугу жана машиналык иштетүүгө жеңилдиги менен ал жогорку класстагы отко чыдамдуу материалдарда, абразивдерде жана керамикада сыяктуу көптөгөн өнөр жай колдонмолорунда негизги чийки зат болуп саналат [16].

Иштетүү

Кремний карбиди (SiC) — ар кандай температурада химиялык жактан бейтарап, термикалык соккуга туруктуу жана жогорку синтёрлөө жөндөмдүүлүгүнө ээ техникалык керамикалык материал. SiC мештин жабдууларын жана суюктук менен иштеген жабдууларды, ошондой эле подшипниктерди жана эскирүүчү бөлүктөрдү өндүрүүдө колдонулат. Мындан тышкары, SiC дизелдик бөлүкчөлөрдү фильтрлөөчү элементтерде жана баллистикалык коргоодо колдонулат. Washington Mills ANSI, FEPA жана JIS стандарттарына жооп берген чийки заттарды өндүрө алган майдалоо, тартуу жана классификациялоо жабдууларын сунуштайт.

SiC порошокторунун данындын өлчөмү алардын баштапкы абалына жана көмүртек булагына жараша ар түрдүү болушу мүмкүн. SiC синтезин даярдоонун кеңири тараган ыкмасы – көмүртек менен термикалык редукция; бул ыкма 200 мекке жакын бир моль SiO₂ камтыган аралашманы 1,5–3 моль көмүртек булагы менен реакцияга киргизүүнү, андан соң кислоталык эритүү, ысытуу жана алынган эритмени реакцияга киргизүүнү камтыйт, бул айнек көмүртектин пайда болушун жокко чыгарат.

Рентгендик дифракциялык (XRD) сандык анализ аркылуу алынган SiC порошоктору кийинки этапта бөлүкчөлөрдүн формасы, гранулометриялык курамы жана спецификалык бет анализи боюнча кошумча изилденет. Маанилүү мүнөздөмөлөргө бөлүкчөлөрдүн формасы, гранулометриялык курамы жана спецификалык бет кирет. SiC бөлүкчөлөрү адатта жалпак, сыныкча түзүлүштөрдү көрсөтөт, чек араларында дислокациялык торчолор менен мүнөздөлгөн кемчиликтүү подструктураларга ээ – бул синтерлөө процесстерине терс таасир тийгизиши мүмкүн болгон каалабаган мүнөздөмө.

Мүнөздөмөлөр

Кремний карбиди ар түрдүү өнөр жай тармактарында колдонууга мүмкүндүк берген көптөгөн өзгөчө касиеттерге ээ. Айрыкча, ал Моос боюнча 9 катуулукка ээ болгондуктан өтө катуу. Мындан тышкары, бул материал химиялык жактан бейтарап, жогорку температурага чейин жакшы ысыкка чыдамдуулукка жана жакшы созулуп чыдамдуулукка ээ, ошондой эле жакшы тартылуу күчү жана төмөн жылуулук кеңейүү коэффициенти бар – бул касиеттердин баары кремний карбидин көптөгөн өнөр жай колдонмолоруна ылайыктуу кылат.

Кремний карбидди өндүрүү процесстери анын касиеттерине жана колдонулушуна чоң таасир тийгизет. Эдвард Гудрич Ачесон кварц куму, нефть коксу жана жыгач чиптеринин аралашмасын өтө жогорку температурада ысытуу аркылуу химиялык реакцияларды жаратуучу Ачесон процесстерин иштеп чыккан; бул реакциялар кремний карбид кристалдарын пайда кылат – андан соң бул кристалдарды унтагына майдалап же сатуу үчүн слитокторго куюп чыгарышат.

Бул абразивдүү порошок адатта авиакосмос жана автомобиль өнөр жайларында бөлүктөрдү өңдөө жана жылмалоо үчүн колдонулат, так өлчөмдөргө жана жылмакай бетине жетүү максатында, ошондой эле керамикада, айнек өндүрүшүндө жана болот менен башка металлдарды өндүрүүдө да колдонулат. Alter Technology бул материалды колдонуп космостун катаал шарттарына туруштук бере алган радио схеманы түздү.

Колдонмолор

Кремний карбид керамикасы – Mohr катуулугу 9дан жогору, химиялык бейтарап, төмөн жылуулук кеңейүү коэффициенти жана жылуулукка жана соккуга туруктуулугу менен ар тараптуу колдонууга ылайыктуу өзгөчө оксид эмес материал. Кремний карбид жылуулук өткөргүч касиеттерине байланыштуу абразивдерде, эрозияга туруктуу бөлүктөрдө, жылуулукка чыдамдуу керамикада, ошондой эле жарым өткөргүч жана электр колдонмолорунда эрозияга туруктуу бөлүктөр катары колдонулат.

SiC өндүрүү үчүн өндүрүүчүлөр биринчи кезекте амморфдуу кремний диоксидди көмүртек менен жогорку температурада – көбүнчө көмүртек булагы катары көмүр коксун колдонуп – бириктирип, андан соң майдалап, аз өлчөмдөгү боксит менен аралаштырып преформ түзүшөт. Андан кийин алардын колдонуу максатына жараша азот менен допинг (n-типтеги SiC) же бор, алюминий жана галлий менен допинг (p-типтеги SiC) жүргүзүлөт.

Андан соң өндүрүүчүлөр бул преформду реакциялык байланыштыруу же химиялык буу катмарлануу ыкмасы менен кубдук кремний карбид өндүрүү үчүн колдонушат. Реакциялык байланыштыруу ыкмасы кеңири колдонулат; ал преформду 1410 °C чейин ысытып, n-типтеги SiC алуу үчүн азот же бор менен доптайт. Химиялык буу катмарлануу процессине кыйла көп энергия жана жабдуулар талап кылынса, реакциялык байланыштырууга алар аз керек.

Өткөргүчтүк сапаттагы жарым өткөргүч класстагы SiC порошогу үчүнчү муундагы n-типтеги өткөргүч силикон карбид монокристалдарын өстүрүүнүн ар кандай ыкмаларынын өзгөчө өсүү муктаждыктарын канааттандыруу үчүн иштелип чыккан. Бул порошок аз боштуктары бар оптималдуу бөлүкчөлөрдүн өлчөмү боюнча таратылышына ээ болуп, 6N деңгээлинен жогорку тазалыкты камсыздайт.