Технологија силицијум карбидне керамике и њена примена у фотонапонској области

И. Структура и својства силицијум карбида

Силицијум карбид СиЦ садржи силицијум и угљеник. То је типично полиморфно једињење, које углавном укључује α-СиЦ (тип стабилан на високој температури) и β-СиЦ (тип стабилан на ниској температури). Постоји више од 200 полиморфа, међу којима су репрезентативнији 3Ц-СиЦ β-СиЦ и 2Х-СиЦ, 4Х-СиЦ, 6Х-СиЦ и 15Р-СиЦ α-СиЦ.

Слика Полиморфна структура СиЦ Када је температура испод 1600℃, СиЦ постоји у облику β-СиЦ, који се може направити од једноставне мешавине силицијума и угљеника на температури од око 1450℃. Када је виши од 1600℃, β-СиЦ се полако трансформише у различите полиморфе α-СиЦ. 4Х-СиЦ се лако генерише на око 2000℃; 6Х и 15Р политипови се лако генеришу на високим температурама изнад 2100℃; 6Х-СиЦ такође може остати веома стабилан на температурама изнад 2200℃, тако да је чешћи у индустријским применама. Чисти силицијум карбид је безбојни и провидни кристал. Индустријски силицијум карбид је безбојан, светло жут, светлозелени, тамнозелени, светлоплави, тамноплави, па чак и црни, са степеном провидности који се смањује. Индустрија абразива дели силицијум карбид у две категорије према боји: црни силицијум карбид и зелени силицијум карбид. Безбојни до тамнозелени се класификују као зелени силицијум карбид, а светлоплави до црни су класификовани као црни силицијум карбид. И црни силицијум карбид и зелени силицијум карбид су α-СиЦ хексагонални кристали. Генерално, керамика од силицијум карбида користи зелени прах силицијум карбида као сировине.

2. Процес припреме керамике од силицијум карбида

Керамички материјал од силицијум карбида се прави дробљењем, млевењем и оцењивањем сировина од силицијум карбида да би се добиле честице СиЦ са уједначеном дистрибуцијом величине честица, а затим пресовањем честица СиЦ, адитива за синтеровање и привремених лепкова у зелено празно, а затим синтеровањем на високој температури. Међутим, због високих карактеристика ковалентне везе Си-Ц веза (~88%) и ниског коефицијента дифузије, један од главних проблема у процесу припреме је тешкоћа згушњавања синтеровања. Методе припреме силицијум карбидне керамике високе густине укључују реакционо синтеровање, синтеровање без притиска, синтеровање под атмосферским притиском, синтеровање врућим пресовањем, рекристализационо синтеровање, синтеровање врућим изостатским пресовањем, синтеровање с искричном плазмом итд.

Међутим, керамика од силицијум карбида има недостатак ниске жилавости лома, односно веће крхкости. Из тог разлога, последњих година, вишефазна керамика заснована на силицијум карбидној керамици, као што је ојачање влакнима (или бркови), ојачање хетерогене дисперзије честица и градијент функционални материјали, појављују се један за другим, побољшавајући жилавост и чврстоћу мономерних материјала.

3. Примена силицијум карбидне керамике у фотонапонском пољу

Керамика од силицијум карбида има одличну отпорност на корозију, може се одупрети ерозији хемијских супстанци, продужити радни век и неће испуштати штетне хемикалије, што испуњава захтеве заштите животне средине. У исто време, носачи за чамце од силицијум карбида такође имају боље предности у погледу трошкова. Иако је цена самих материјала од силицијум карбида релативно висока, њихова издржљивост и стабилност могу смањити оперативне трошкове и учесталост замене. Дугорочно, они имају веће економске користи и постали су главни производи на тржишту подршке фотонапонским чамцима.

Када се силицијум карбидна керамика користи као кључни материјали за носење у процесу производње фотонапонских ћелија, носачи за чамце, кутије за чамце, цевни фитинзи и други производи имају добру термичку стабилност, не деформишу се на високим температурама и немају штетне преципитиране загађиваче. Они могу заменити тренутно уобичајено коришћене кварцне носаче за чамце, кутије за чамце и спојеве за цеви и имају значајне предности у погледу трошкова. Носачи за чамце од силицијум карбида су направљени од силицијум карбида као главног материјала. У поређењу са традиционалним кварцним носачима за чамце, носачи за чамце од силицијум карбида имају бољу термичку стабилност и могу одржавати стабилност у окружењима са високим температурама. Носачи за чамце од силицијум карбида добро се понашају у окружењима са високим температурама и нису лако под утицајем топлоте, деформишу се или оштећују. Погодни су за производне процесе који захтевају високотемпературну обраду, што је погодно за одржавање стабилности и конзистентности производног процеса.

Век трајања: Према анализи извештаја података: Радни век керамике од силицијум карбида је више од 3 пута дужи од носача за чамце, кутија за чамце и цевних спојница од кварцних материјала, што у великој мери смањује учесталост замене потрошног материјала.