Son yıllarda, silisyum karbür bileşik yarı iletkenler endüstride yaygın bir ilgi görmektedir. Ancak, yüksek performanslı bir malzeme olan silisyum karbür, elektronik cihazların (diyotlar, güç cihazları) yalnızca küçük bir parçasıdır. Ayrıca aşındırıcı, kesici, yapısal, optik, katalizör taşıyıcı ve daha birçok alanda da kullanılabilir. Bugün, kimyasal kararlılık, yüksek sıcaklık dayanımı, aşınma direnci, korozyon direnci, yüksek ısıl iletkenlik, düşük ısıl genleşme katsayısı, düşük yoğunluk ve yüksek mekanik mukavemet gibi avantajlara sahip silisyum karbür seramikleri sunuyoruz. Kimyasal makineler, enerji ve çevre koruma, yarı iletkenler, metalurji, ulusal savunma ve askeri sanayi gibi alanlarda yaygın olarak kullanılmaktadırlar.
Silisyum karbür (SiC)Silisyum ve karbon içerir ve esas olarak iki kristal form içeren tipik bir çok tipli yapısal bileşiktir: α-SiC (yüksek sıcaklıkta kararlı tip) ve β-SiC (düşük sıcaklıkta kararlı tip). Toplamda 200'den fazla çok tipli bileşik vardır; bunlar arasında β-SiC'nin 3C SiC'si ve α-SiC'nin 2H SiC, 4H SiC, 6H SiC ve 15R SiC'si temsilidir.
Şekil SiC Çoklu Gövde Yapısı
Sıcaklık 1600 ℃'nin altında olduğunda, SiC β-SiC formunda bulunur ve yaklaşık 1450 ℃'de basit bir silisyum ve karbon karışımından hazırlanabilir. Sıcaklık 1600 ℃'yi aştığında, β-SiC yavaş yavaş α-SiC'nin çeşitli polimorflarına dönüşür. 4H SiC yaklaşık 2000 ℃'de kolayca üretilir; hem 6H hem de 15R polimorfları kolay oluşum için 2100 ℃'nin üzerinde yüksek sıcaklıklar gerektirir; 6H SiC, 2200 ℃'yi aşan sıcaklıklarda bile oldukça kararlı kalabilir ve bu da onu endüstriyel uygulamalarda yaygın olarak kullanılır hale getirir.
Saf silisyum karbür renksiz ve şeffaf bir kristaldir; endüstriyel silisyum karbür ise renksiz, soluk sarı, açık yeşil, koyu yeşil, açık mavi, koyu mavi ve hatta azalan şeffaflık seviyeleriyle siyah olabilir. Aşındırıcı endüstrisi, silisyum karbürü rengine göre iki türe ayırır: siyah silisyum karbür ve yeşil silisyum karbür. Renksiz ila koyu yeşil silisyum karbür yeşil silisyum karbür, açık mavi ila siyah silisyum karbür ise siyah silisyum karbür olarak sınıflandırılır. Siyah silisyum karbür ve yeşil silisyum karbür, her ikisi de alfa SiC altıgen kristalleridir ve yeşil silisyum karbür mikro tozu genellikle silisyum karbür seramiklerinin hammaddesi olarak kullanılır.
Farklı İşlemlerle Hazırlanan Silisyum Karbür Seramiklerin Performansı
Ancak silisyum karbür seramikler, düşük kırılma tokluğu ve yüksek kırılganlık gibi dezavantajlara sahiptir. Bu nedenle, son yıllarda, lif (veya bıyık) takviyesi, heterojen parçacık dağılımı güçlendirmesi ve gradyan fonksiyonel malzemeler gibi silisyum karbür seramik bazlı kompozit seramikler, her bir malzemenin tokluğunu ve mukavemetini artırarak art arda ortaya çıkmıştır.
Yüksek performanslı yapısal seramik yüksek sıcaklık malzemesi olan silisyum karbür seramikler, yüksek sıcaklık fırınlarında, çelik metalurjisinde, petrokimyada, mekanik elektronikte, havacılıkta, enerji ve çevre korumada, nükleer enerjide, otomobillerde ve diğer alanlarda giderek daha fazla kullanılmaktadır.
2022 yılında Çin'deki silisyum karbür yapısal seramik pazarının 18,2 milyar yuana ulaşması bekleniyor. Uygulama alanlarının daha da genişlemesi ve gelecekteki büyüme ihtiyaçlarıyla birlikte, silisyum karbür yapısal seramik pazarının 2025 yılına kadar 29,6 milyar yuana ulaşması bekleniyor.
Gelecekte, yeni enerji araçları, enerji, endüstri, iletişim ve diğer alanların artan penetrasyon oranı ve çeşitli alanlarda yüksek hassasiyetli, yüksek aşınma direncine sahip ve yüksek güvenilirlikli mekanik bileşenler veya elektronik bileşenler için giderek daha sıkı gereksinimler ile birlikte, silisyum karbür seramik ürünlerinin pazar büyüklüğünün genişlemeye devam etmesi bekleniyor; bunlar arasında yeni enerji araçları ve fotovoltaikler önemli geliştirme alanlarıdır.
Silisyum karbür seramikler, mükemmel yüksek sıcaklık mekanik özellikleri, yangına dayanıklılık ve termal şok direnci nedeniyle seramik fırınlarında kullanılır. Bunlar arasında silindirli fırınlar, çoğunlukla lityum iyon pil pozitif elektrot malzemelerinin, negatif elektrot malzemelerinin ve elektrolitlerin kurutulması, sinterlenmesi ve ısıl işlemi için kullanılır. Lityum pil pozitif ve negatif elektrot malzemeleri, yeni enerji araçları için vazgeçilmezdir. Silisyum karbür seramik fırın aksesuarları, fırın üretim kapasitesini artırabilen ve enerji tüketimini önemli ölçüde azaltabilen fırınların temel bir bileşenidir.
Silisyum karbür seramik ürünler çeşitli otomotiv bileşenlerinde de yaygın olarak kullanılmaktadır. Ayrıca, SiC cihazları çoğunlukla yeni enerji araçlarının PCU'larında (yerleşik DC/DC gibi güç kontrol üniteleri) ve OBC'lerinde (şarj üniteleri) kullanılmaktadır. SiC cihazları, PCU ekipmanlarının ağırlığını ve hacmini azaltabilir, anahtarlama kayıplarını azaltabilir ve cihazların çalışma sıcaklığını ve sistem verimliliğini artırabilir. Ayrıca, OBC şarjı sırasında ünite güç seviyesini artırmak, devre yapısını basitleştirmek, güç yoğunluğunu iyileştirmek ve şarj hızını artırmak da mümkündür. Şu anda, dünya çapında birçok otomobil şirketi birden fazla modelde silisyum karbür kullanmaktadır ve silisyum karbürün geniş ölçekte benimsenmesi bir trend haline gelmiştir.
Silisyum karbür seramikler, fotovoltaik hücrelerin üretim sürecinde temel taşıyıcı malzeme olarak kullanıldığında, tekne destekleri, tekne kutuları ve boru bağlantı parçaları gibi ortaya çıkan ürünler iyi termal stabiliteye sahiptir, yüksek sıcaklıklarda kullanıldığında deforme olmaz ve zararlı kirleticiler üretmez. Yaygın olarak kullanılan kuvars tekne desteklerinin, tekne kutularının ve boru bağlantı parçalarının yerini alabilir ve önemli maliyet avantajları sağlar.
Ayrıca, fotovoltaik silisyum karbür güç cihazlarının pazar beklentileri geniştir. SiC malzemeler daha düşük direnç, kapı yükü ve ters geri kazanım yükü özelliklerine sahiptir. SiC Mosfet veya SiC Mosfet'in SiC SBD fotovoltaik invertörlerle birlikte kullanılması, dönüşüm verimliliğini %96'dan %99'un üzerine çıkarabilir, enerji kaybını %50'den fazla azaltabilir ve ekipman çevrim ömrünü 50 kat artırabilir.
Silisyum karbür seramiklerinin sentezi, silisyum karbürün esas olarak mekanik öğütme malzemeleri ve refrakter malzemeler için kullanıldığı 1890'lara kadar uzanmaktadır. Üretim teknolojisinin gelişmesiyle birlikte, ileri teknoloji SiC ürünleri yaygın olarak geliştirilmiş ve dünya çapındaki ülkeler ileri seramiklerin endüstrileşmesine daha fazla önem vermeye başlamıştır. Artık geleneksel silisyum karbür seramiklerinin hazırlanmasıyla yetinmemektedirler. İleri teknoloji seramik üreten işletmeler, özellikle bu olgunun daha belirgin olduğu gelişmiş ülkelerde daha hızlı gelişmektedir. Yabancı üreticiler arasında 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 vb. bulunmaktadır.
Çin'de silisyum karbürün gelişimi, Avrupa ve Amerika gibi gelişmiş ülkelere kıyasla nispeten geç olmuştur. SiC üretimi için ilk endüstriyel fırının Haziran 1951'de Birinci Taşlama Taşı Fabrikası'nda inşa edilmesinden bu yana Çin, silisyum karbür üretimine başlamıştır. Yerli silisyum karbür seramik üreticileri çoğunlukla Shandong Eyaleti, Weifang şehrinde yoğunlaşmıştır. Uzmanlara göre bunun nedeni, yerel kömür madenciliği işletmelerinin iflasla karşı karşıya olması ve dönüşüm arayışında olmasıdır. Bazı şirketler, silisyum karbür araştırma ve üretimine başlamak için Almanya'dan ilgili ekipmanları getirmiştir.ZPC, reaksiyon sinterlenmiş silisyum karbürün en büyük üreticilerinden biridir.
Gönderim zamanı: 09-11-2024