Szilícium-karbid sugár

A szilícium-karbid gerenda nagy szilárdsággal és kúszásállósággal rendelkezik magas hőmérsékleten, valamint ellenáll az oxidációnak és a korróziónak, így ideális anyag az alagútkemencék, siklós kemencék és kétrétegű görgős kemencék teherbíró alkalmazásaihoz.

Ez a tanulmány azt vizsgálja, hogy a 4H-SiC XBPM-ek hogyan reagálnak a fotonáram ingadozására. Helyi töltésgyűjtési hatékonyságukat (CCE) úgy értékeljük, hogy összehasonlítjuk áramválaszukat egy STIM-detektor mint referencia értékével.

Magas hőmérsékletű szilárdság

A szilíciumkarbid ideális anyag a magas hőmérsékleten történő teherhordó alkalmazásokhoz, mivel szívós, mégis rugalmas tulajdonságokkal és hosszú távú terhelés esetén állandó hőmérsékleti szilárdsággal rendelkezik, így tökéletes anyagválasztás a kemencebútorokban vagy más ipari szerkezetekben való felhasználásra. Az IPS Ceramics-nál számos típusú szilícium-karbid terméket kínálunk, beleértve a gerendákat, a lapokat, a lemezeket és a görgőket, amelyek szűk mérettűrésekkel készülnek, és alkalmasak bármilyen igényes környezetben való felhasználásra.

Ezek az anyagok erősségüket abból eredeztetik, hogy rendkívül kopásállóak és kiváló fáradási élettartammal rendelkeznek, és ezek a tulajdonságok ideálisak az olyan igényes alkalmazásokhoz, mint a nagyfeszültségű elektromos porcelán és a szaniter porcelánáruk. Ezenkívül ezek az anyagok kiváló kémiai stabilitással is büszkélkedhetnek.

Ezek az anyagok kiváló korrózióállósággal is büszkélkedhetnek, így jó választásnak bizonyulnak a zord környezetben való használatra. Továbbá ezek az anyagok magas hőmérsékleten is ellenállnak az agresszív vegyi anyagoknak és gázoknak anélkül, hogy más szerkezeti anyagokhoz képest jelentős felületi romlást szenvednének el. Végül pedig a magas hőmérsékletű, oxigéndús környezetek sem jelentenek nagy kihívást!

A szilíciumkarbid magas hőmérsékleti teljesítményéhez hozzájáruló egyik legfontosabb jellemzője az alacsony hőtágulási együttható. Ez lehetővé teszi, hogy mechanikai teljesítményének jelentős romlása nélkül ellenálljon a gyors hőmérséklet-változásoknak, így alkalmas olyan helyzetekben, amikor a berendezések változó hőmérsékletnek vannak kitéve.

A szilíciumkarbid széles körben elismert erős oxidációs ellenállása miatt. Ez a tulajdonság az egyedi összetételéből adódik, amely rendkívül ellenállóvá teszi az erózióval és a kopással szemben. Továbbá a szilíciumkarbid viszonylag magas olvadásponttal büszkélkedhet, valamint nem mérgező anyag.

A szilíciumkarbid, egy kemény és tűzálló félvezető anyag, amely egymásra rakódó Si4C tetraéderekből áll, amelyek egymásra rakási sorrendjüktől függően kocka, hatszögletű vagy romboéder szerkezetűek. A természetben előforduló szerkezetek közé tartoznak a cinkblende (B3), a 3C és a hexagonális wurtzit szerkezetű 6H polytípusok, míg a szilíciumkarbid ipari formái általában béta (b) SiC köbös szerkezetek. Kísérleti úton bebizonyosodott, hogy más fázisok is jelen lehetnek; kísérletileg mindkét típus létezhet.

Korrózióállóság

A szilíciumkarbid kiemelkedik az anyagok közül szilárdságával és kopásállóságával, valamint korrózióálló tulajdonságaival, mivel ellenáll a savas és lúgos vegyszereknek anélkül, hogy azok károsítanák. Ennek a korrózióállóságnak köszönhetően számos iparágban, többek között a bányászatban is széleskörűen alkalmazzák. A szénbányákban például, ahol a víz- és levegőterhelés gyakran nagymértékű, hasznosnak bizonyult, mint olyan megfelelő anyag, amely képes ellenállni a levegőnek, a hőnek, a mechanikai feszültségeknek, valamint a hőtágulás ingadozásainak, míg sugárzáskárosodással szembeni ellenállása vonzó anyagválasztássá teszi az atomreaktorokban, ahol az atomreaktoroknak magas hőmérsékletet kell elviselniük, ugyanakkor ellen kell állniuk az atomreaktorok által okozott sugárkárosodásoknak.

A kerámia- és kemencebútorgyártási alkalmazásokhoz való anyagválasztékba a rozsdamentes acél is beletartozik. Magas hőmérséklete és korrózióállósága különösen előnyös a teljesítményelektronikai alkalmazásokban, míg a hősokkállóság és a magas hőmérsékleti szilárdság szintén előnyösnek bizonyul. A rozsdamentes acél továbbá képes nagy mennyiségű energiát elnyelni anélkül, hogy deformálódna; hajlítási szilárdsága ugyanis 250 MPa értékkel kiemelkedik társai közül (az MPa egy egység négyzetméterenként).

A szilíciumkarbid szilíciumból és szénből álló szénalapú anyag. Szoros kristályszerkezetűvé alakul, ahol az atomjai kovalens kötéssel kapcsolódnak egymáshoz; az elsődleges koordinációs tetraéderek egyenként négy szilícium- és négy szénatomot tartalmaznak. Sarkukon keresztül összekapcsolódva és egymásra rakódva többtípusú szilíciumkarbidot alkotnak.

A szilíciumkarbid még 1500 Celsius-fokos hőmérsékleten is kiemelkedő oxidációs ellenállással büszkélkedhet, mivel a többszörös szilícium-szén atomok jelenléte megakadályozza az oxigén behatolását a szerkezetébe, valamint nagy keménysége és merevsége miatt. Továbbá a korrózióállóságot tovább javítja nagy keménysége és merevsége.

Ebben a tanulmányban különböző tisztaságú, kristályosságú és sztöchiometriai arányú CVD-SiC-mintákat hidrotermikus korróziós vizsgálatoknak vetettek alá. Az eredmények azt mutatták, hogy ezen anyagok korrózióállósága nagymértékben függ a gyártási körülményektől, a nyersgáz típusától, a szintézis hőmérsékletétől és a korróziós közegükben történő eróziós sebességtől; az erózió is nőtt a hidrogénkoncentráció szintjének növekedésével.

Jó hővezető képesség

A hőelvezetés kulcsfontosságú az elektronikus eszközök számára, és az ilyen rendszerek meghibásodása a hő elégtelen kibocsátását eredményezheti. A szilíciumkarbid (SiC) kiváló hővezető képessége, stabilitása és alacsony hőmérsékleti tágulási együtthatója miatt ideális anyag ezekre az alkalmazásokra. A SiC hőátadási képessége azonban nagymértékben függ mind a kristályfázistól, mind a felhasználási környezettől. Az Illinois-i Egyetem Urbana-Champaign kutatói megoldottak egy régóta fennálló rejtélyt azzal kapcsolatban, hogy a köbös szilíciumkarbid (3C-SiC) ömlesztett kristályok miért mutatnak alacsonyabb hővezetési méréseket, mint a hatszögletes fázisú SiC polytípus (6H-SiC). Felfedezték, hogy a 3C-SiC kristályok jelentős bór szennyeződést tartalmaznak, ami rezonáns fononszóráshoz vezet, és így drasztikusan csökkenti a hővezető képességet.

Ez a felfedezés számos ionnyalábos sugárzási környezetre hatással van, és alapvető lépést jelent a zord körülmények között is működőképes SiC-érzékelők kifejlesztése felé. A kutatók a Ruder Boskovic Intézet ionmikroszondás kamráját felhasználva megvizsgálták, hogy a hőmérséklet hogyan befolyásolja a SiC membránszenzorok protonok által kiváltott töltésszállítási tulajdonságait; e megközelítés segítségével kis területeket tudtak vizsgálni az egyes szenzorokon belül, hogy egy eszközön belül értékelni tudják a helyi hatásokat, és minimalizálják az eszközönkénti eltérések okozta bizonytalanságokat.

A reakciókötésű szilíciumkarbid gerendák nagyon nagy magas hőmérsékletű teherbírással és hosszú, deformáció nélküli élettartammal büszkélkedhetnek, így ideális kemencebútorok az olyan iparágak számára, mint az egészségügyi porcelán, az elektromos porcelán és más magas hőmérsékletű iparágak. Ezek a gerendák nem csak energiát takarítanak meg anélkül, hogy növelnék a kocsikemencék súlyát, hanem tökéletes teherhordó szerkezetek alagútkemencékben vagy siklós kemencékben is.

a szilícium-karbid gerendákat csúszásöntéssel gyártják, kifinomult szinterezési technológiával és kivételes befejező képességgel, különböző keresztmetszetekkel, falvastagságokkal és hosszokkal rendelkező gerendákat hozva létre az ügyfelek igényeinek megfelelően. Páratlan kikészítési képességük azt is jelenti, hogy a szokásos kemencei légkör nem befolyásolja őket, így számos ipari kemencében - különösen alkalmasak alagútkemencékben, siklókemencékben és kétrétegű hengeres kemencékben - érintetlenül használhatók. Nagy hajlítószilárdságuk azt jelenti, hogy még nehéz teherhordó szerkezeteket is képesek megtámasztani anélkül, hogy elhajlanának vagy deformálódnának a deformált kemencekocsiktól anélkül, hogy maguk is deformálódnának!

Jó oxidációs ellenállás

A szilíciumkarbid (SiC) kiváló mechanikai tulajdonságai és oxidációval szembeni ellenállása miatt ideális anyag a magas hőmérsékletű szerkezeti alkalmazásokhoz, így alkalmas nagyméretű vagy összetett alakú szilíciumkarbid (SiC) alkatrészek gyártására. Sajnos azonban ezeknek a SiC-alkatrészeknek a gyártása egyedi kihívásokat jelent. Ezek közé tartoznak a magas költségek, a tiszta egykristályos minták beszerzésének nehézségei és a nem praktikus gyártási módszerek. A kutatás célja a SiC-grafit kompozitok oxidációs viselkedésének elemzése volt polifenil-karboszilán (PPCS) bevonóanyaggal. Ezen anyagok oxidációs viselkedését a széntartalom és a kristályosodási kinetika határozza meg. Továbbá a szénmátrix oxidációval szembeni ellenállását röntgendiffrakciós vizsgálatokkal vizsgálták, míg oxidképződésük mechanizmusát tovább tanulmányozták.

Az eredmények azt mutatják, hogy a PPCS-bevonatú grafit kiváló oxidációs ellenállást mutat magas hőmérsékleten. A széntartalom növekedésével a PPCS és a szénmátrix részecskék közötti kémiai kötésnek köszönhetően javul az ellenállás; továbbá a felületi struktúra hatásainak köszönhetően a bevonat nélküli grafitnál ellenállóbb a salaktámadással szemben is; így az ellenállás javulása a felület növekedésével jár együtt.

Az IPS Ceramics szilícium-karbid termékek teljes választékát kínálja, beleértve a granulátumokat, rudakat és rudakat, amelyeket szűk mérettűrésekkel gyártanak a maximális szilárdság érdekében magas hőmérsékleten, valamint kiváló kúszásállósággal és korrózióállósággal - ezek a tulajdonságok teszik az IPS Ceramics termékeit tökéletessé az igényes alkalmazásokhoz.

A reakciókötésű szilíciumkarbid (RBSiC) keresztgerendák nagyobb szilárdságot kínálnak, nagyon magas hőmérsékleten nem deformálódnak, és hosszú élettartamot biztosítanak, így alkalmasak alagútkemencék, siklókemencék és kétrétegű görgős kemencék keretek teherviselő szerkezeteinek kialakítására. Ezenkívül az RBSiC hővezető képessége hozzájárul az energiatakarékossághoz.

Nyomottvizes reaktorban releváns kémiai körülmények között, besugárzás nélkül, négyféle fémkötésű SiC lemez oxidációs viselkedését vizsgálták nyomottvizes reaktorban releváns körülmények között. A diffúziós kötések jobb oxidációs ellenállást mutattak, mint a molibdén vagy titán diffúziós kötések, és a SiC nanoporral szinterezett kötések sokkal jobban ellenálltak a korróziónak, mint a diffúziós kötések.