Дар солхои охир дар саноат ба нимнокилхои омехтаи карбиди кремний диккати калон дода мешавад. Аммо, ҳамчун маводи баландсифат, карбиди кремний танҳо як қисми хурди дастгоҳҳои электронӣ (диодҳо, дастгоҳҳои барқӣ) мебошад. Он инчунин метавонад ҳамчун абразивҳо, масолеҳи буридан, маводи сохторӣ, маводи оптикӣ, интиқолдиҳандагони катализатор ва ғайра истифода шавад. Имрӯз мо асосан керамикаи карбиди кремнийро ҷорӣ мекунем, ки бартариҳои устувории кимиёвӣ, муқовимат ба ҳарорати баланд, муқовимат ба фарсудашавӣ, муқовимат ба зангзанӣ, гузариши баланди гармӣ, коэффисиенти пасти гармӣ, зичии паст ва қувваи баланди механикӣ доранд. Онҳо ба таври васеъ дар чунин соҳаҳо, аз қабили мошинҳои кимиёвӣ, энергетика ва ҳифзи муҳити зист, нимноқилҳо, металлургия, мудофиаи миллӣ ва саноати ҳарбӣ истифода мешаванд.
Карбиди кремний (SiC)дорои кремний ва карбон буда, як пайвастагии сохтории маъмулии бисёрнамуд аст, ки асосан ду шакли кристаллро дар бар мегирад: α – SiC (навъи устувор дар ҳарорати баланд) ва β – SiC (навъи устувор дар ҳарорати паст). Дар маҷмӯъ зиёда аз 200 намуди гуногун мавҷуданд, ки дар байни онҳо 3C SiC аз β - SiC ва 2H SiC, 4H SiC, 6H SiC ва 15R SiC аз α - SiC намояндагӣ мекунанд.
Тасвири сохтори бисёрҷанбаи SiC
Вақте ки ҳарорат аз 1600 ℃ пасттар аст, SiC дар шакли β - SiC мавҷуд аст ва онро аз омехтаи оддии кремний ва карбон дар тақрибан 1450 ℃ омода кардан мумкин аст. Вақте ки ҳарорат аз 1600 ℃ зиёд мешавад, β – SiC оҳиста ба полиморфҳои гуногуни α – SiC мубаддал мешавад. 4H SiC дар тақрибан 2000 ℃ ба осонӣ тавлид мешавад; Ҳарду полиморфҳои 6H ва 15R барои ташаккули осон ҳарорати баланд аз 2100 ℃ талаб мекунанд; 6H SiC ҳатто дар ҳарорати аз 2200 ℃ зиёд устувор буда метавонад, ки он дар барномаҳои саноатӣ васеъ истифода мешавад.
Карбиди кремнийи холис як булӯри беранг ва шаффоф аст, дар ҳоле ки карбиди кремнийи саноатӣ метавонад беранг, зарди саманд, сабзи равшан, сабзи торик, кабуди барф, кабуди торик ва ҳатто сиёҳ бошад, ки сатҳи шаффофият паст мешавад. Саноати абразивӣ карбиди кремнийро аз рӯи ранг ба ду намуд тақсим мекунад: карбиди кремнийи сиёҳ ва карбиди кремнийи сабз. Карбиди кремнийи беранг то сабзи торик ҳамчун карбиди кремнийи сабз тасниф карда мешавад, дар ҳоле ки карбиди кремнийи аз кабуд то сиёҳ ҳамчун карбиди кремнийи сиёҳ тасниф карда мешавад. Карбиди кремнийи сиёҳ ва карбиди кремнийи сабз ҳам кристаллҳои шашкунҷаи алфа SiC мебошанд ва хокаи микрокарбиди кремнийи сабз одатан ҳамчун ашёи хоми керамикаи карбиди кремний истифода мешавад.
Иҷрои керамикаи кремний карбиди бо равандҳои гуногун омодашуда
Бо вуҷуди ин, сафолҳои карбиди кремний камбудиҳои пасти шикаста ва шикастани баланд доранд. Аз ин рӯ, дар солҳои охир сафолҳои таркибӣ дар асоси сафолҳои карбиди кремний, аз қабили арматураи нах (ё виск), мустаҳкамкунии дисперсияи зарраҳои гетерогенӣ ва маводҳои функсионалии градиентӣ пайдарпай ба вуҷуд омада, сахтӣ ва мустаҳкамии маводи алоҳидаро беҳтар карданд.
Ҳамчун як ашёи баландсифати сафолии сохтории баландсифат, керамикаи карбиди кремний дар печҳои ҳарорати баланд, металлургияи пӯлод, нефтхимия, электроникаи механикӣ, аэрокосмос, энергетика ва ҳифзи муҳити зист, энергетикаи атомӣ, автомобилҳо ва дигар соҳаҳо бештар истифода мешавад.
Дар соли 2022 ҳаҷми бозори сафолҳои сохтории карбиди кремний дар Чин ба 18,2 миллиард юан мерасад. Бо тавсеаи минбаъдаи соҳаҳои татбиқ ва эҳтиёҷоти афзоиши поёноб, тахмин карда мешавад, ки ҳаҷми бозори сафолҳои сохтории карбиди кремний то соли 2025 ба 29,6 миллиард юан мерасад.
Дар оянда, бо суръати афзояндаи воридшавии мошинҳои нави энергетикӣ, энергетика, саноат, коммуникатсия ва дигар соҳаҳо, инчунин талаботҳои афзояндаи сахт ба ҷузъҳои механикӣ ё ҷузъҳои электронии дақиқ, муқовимати баланд ва эътимоднокии баланд дар соҳаҳои гуногун, интизор меравад, ки ҳаҷми бозори маҳсулоти сафолии кремний карбиди васеътар шавад, ки дар байни онҳо мошинҳои нави энергетикӣ ва соҳаҳои муҳими рушди фотоволта мебошанд.
Керамикаи карбиди кремний аз сабаби хосиятҳои хуби механикӣ ба ҳарорати баланд, тобоварӣ ба оташ ва тобоварии зарбаи гармӣ дар танӯрҳои сафолӣ истифода мешавад. Дар байни онҳо печҳои ғилдиракӣ асосан барои хушк кардан, синтеризатсия ва коркарди гармии маводи электроди мусбати батареяи литий-ион, маводи электродҳои манфӣ ва электролитҳо истифода мешаванд. Маводҳои электроди мусбат ва манфии батареяи литий барои мошинҳои нави энергетикӣ ҳатмӣ мебошанд. Мебели танӯрҳои сафолии кремнийи карбид ҷузъи асосии печҳо мебошад, ки метавонад иқтидори истеҳсолии печҳоро такмил диҳад ва сарфи энергияро хеле кам кунад.
Маҳсулоти керамики карбиди кремний инчунин дар ҷузъҳои гуногуни автомобилӣ васеъ истифода мешавад. Илова бар ин, дастгоҳҳои SiC асосан дар PCUs (боҳиди назорати нерӯи барқ, ба мисли DC/DC дар дохили борт) ва OBCs (қутбаҳои барқгиранда) мошинҳои нави энергетикӣ истифода мешаванд. Дастгоҳҳои SiC метавонанд вазн ва ҳаҷми таҷҳизоти PCU-ро кам кунанд, талафоти коммутаторҳоро кам кунанд ва ҳарорати корӣ ва самаранокии системаи дастгоҳҳоро беҳтар созанд; Инчунин мумкин аст, ки сатҳи қувваи воҳидро баланд бардоред, сохтори схемаро содда кунед, зичии барқро беҳтар кунед ва суръати пуркунии барқро ҳангоми пуркунии OBC зиёд кунед. Дар айни замон, бисёре аз ширкатҳои мошинсозӣ дар саросари ҷаҳон карбиди кремнийро дар моделҳои гуногун истифода мебаранд ва қабули миқёси васеъи карбиди кремний як тамоюл шудааст.
Вақте ки керамикаи карбиди кремний ҳамчун маводи асосии интиқолдиҳанда дар раванди истеҳсоли ҳуҷайраҳои фотоэлектрикӣ истифода мешавад, маҳсулоте, ки ба монанди такяҳои қаиқӣ, қуттиҳои киштӣ ва арматураҳои қубурҳо устувории хуби гармӣ доранд, ҳангоми истифода дар ҳарорати баланд деформатсия намекунанд ва ифлоскунандаи зараровар ба вуҷуд намеоранд. Онҳо метавонанд такяҳои қаиқҳои кварцӣ, қуттиҳои киштӣ ва арматураҳои қубурро иваз кунанд ва бартариҳои назарраси хароҷот дошта бошанд.
Илова бар ин, дурнамои бозор барои дастгоҳҳои энергетикии карбиди кремнийи фотоэлектрикӣ васеъ аст. Маводҳои SiC аз муқовимат, заряди дарвоза ва хусусиятҳои баргардонидани баръакс пасттар доранд. Истифодаи SiC Mosfet ё SiC Mosfet дар якҷоягӣ бо инвертерҳои фотоэлектрикӣ SiC SBD метавонад самаранокии табдилро аз 96% то зиёда аз 99% афзоиш диҳад, талафоти энергияро беш аз 50% кам кунад ва мӯҳлати сикли таҷҳизотро 50 маротиба зиёд кунад.
Синтези сафоли карбиди кремнийро метавон аз солҳои 1890-ум мушоҳида кард, вақте ки карбиди кремний асосан барои масолеҳи суфтакунандаи механикӣ ва маводи оташ тобовар истифода мешуд. Бо рушди технологияи истеҳсолот маҳсулоти баландтехнологии SiC ба таври васеъ таҳия карда шуданд ва кишварҳои ҷаҳон ба индустрикунонии сафолҳои пешрафта бештар таваҷҷӯҳ зоҳир мекунанд. Онхо аз тайёр кардани сафолии анъанавии карбиди кремний каноатманд нестанд. Корхонаҳои истеҳсолкунандаи сафолҳои баландтехнологӣ, махсусан дар кишварҳои пешрафта, ки ин падида аҳамияти бештар дорад, босуръат рушд мекунанд. Ба истеҳсолкунандагони хориҷӣ асосан 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 ва ғайра дохил мешаванд.
Истеҳсоли карбиди кремний дар Чин дар муқоиса бо кишварҳои пешрафта, ба монанди Аврупо ва Амрико, нисбатан дер буд. Азбаски аввалин печи саноатӣ барои истеҳсоли SiC дар заводи якуми чархҳои суфтакунанда дар моҳи июни соли 1951 сохта шуда буд, Чин ба истеҳсоли карбиди кремний оғоз кард. Истеҳсолкунандагони ватании сафолҳои карбиди кремний асосан дар шаҳри Вейфан, музофоти Шандонг мутамарказ шудаанд. Ба гуфтаи мутахассисон, ин аз он сабаб аст, ки корхонаҳои истихроҷи ангишт бо муфлисшавӣ рӯбарӯ ҳастанд ва дар пайи тағйирот ҳастанд. Баъзе ширкатҳо барои оғоз кардани таҳқиқот ва истеҳсоли карбиди кремний аз Олмон таҷҳизоти дахлдорро ҷорӣ карданд.ZPC яке аз бузургтарин истеҳсолкунандагони карбиди кремнийи реаксияшуда мебошад.
Вақти фиристодан: Ноябр-09-2024