I. Структура и свойства на силициев карбид
Силициевият карбид SiC съдържа силиций и въглерод. Това е типично полиморфно съединение, включващо главно α-SiC (стабилен при висока температура) и β-SiC (стабилен при ниска температура). Има повече от 200 полиморфа, сред които 3C-SiC на β-SiC и 2H-SiC, 4H-SiC, 6H-SiC и 15R-SiC на α-SiC са по-представителни.
Фигура Полиморфна структура на SiC Когато температурата е под 1600 ℃, SiC съществува под формата на β-SiC, който може да бъде направен от проста смес от силиций и въглерод при температура около 1450 ℃. Когато е по-висока от 1600 ℃, β-SiC бавно се трансформира в различни полиморфи на α-SiC. 4H-SiC се генерира лесно при около 2000 ℃; Политиповете 6H и 15R се генерират лесно при високи температури над 2100 ℃; 6H-SiC може също да остане много стабилен при температури над 2200 ℃, така че е по-често срещан в индустриални приложения. Чистият силициев карбид е безцветен и прозрачен кристал. Индустриалният силициев карбид е безцветен, светло жълт, светло зелен, тъмно зелен, светло син, тъмно син и дори черен, като степента на прозрачност намалява на свой ред. Абразивната индустрия разделя силициевия карбид на две категории според цвета: черен силициев карбид и зелен силициев карбид. Безцветните до тъмнозелени се класифицират като зелен силициев карбид, а светлосините до черни се класифицират като черен силициев карбид. Както черният силициев карбид, така и зеленият силициев карбид са шестоъгълни кристали α-SiC. Като цяло керамиката от силициев карбид използва зелен прах от силициев карбид като суровина.
2. Процес на подготовка на керамика от силициев карбид
Керамичният материал от силициев карбид се произвежда чрез раздробяване, смилане и сортиране на суровини от силициев карбид за получаване на SiC частици с равномерно разпределение на размера на частиците и след това пресоване на SiC частиците, добавки за синтероване и временни лепила в зелена заготовка и след това синтероване при висока температура. Въпреки това, поради високите характеристики на ковалентната връзка на Si-C връзките (~88%) и ниския коефициент на дифузия, един от основните проблеми в процеса на подготовка е трудността на уплътняването при синтероване. Методите за получаване на керамика от силициев карбид с висока плътност включват реакционно синтероване, синтероване без налягане, синтероване при атмосферно налягане, синтероване при горещо пресоване, рекристализация синтероване, горещо изостатично пресоване синтероване, искрово плазмено синтероване и др.
Въпреки това керамиката от силициев карбид има недостатъка на ниската якост на счупване, тоест по-голямата чупливост. Поради тази причина през последните години многофазна керамика, базирана на керамика от силициев карбид, като армировка с влакна (или мустаци), укрепване на хетерогенна дисперсия на частици и градиентни функционални материали се появяват един след друг, подобрявайки издръжливостта и здравината на мономерните материали.
3. Приложение на силициево-карбидна керамика във фотоволтаичната област
Керамиката от силициев карбид има отлична устойчивост на корозия, може да устои на ерозията на химически вещества, да удължи експлоатационния живот и няма да отделя вредни химикали, което отговаря на изискванията за опазване на околната среда. В същото време опорите за лодки от силициев карбид също имат по-добри разходни предимства. Въпреки че цената на самите материали от силициев карбид е сравнително висока, тяхната издръжливост и стабилност могат да намалят оперативните разходи и честотата на подмяна. В дългосрочен план те имат по-големи икономически ползи и са се превърнали в основните продукти на пазара за поддръжка на фотоволтаични лодки.
Когато керамиката от силициев карбид се използва като основен носещ материал в производствения процес на фотоволтаични клетки, опорите за лодки, кутиите за лодки, фитингите за тръби и други произведени продукти имат добра термична стабилност, не се деформират при високи температури и нямат вредни утаени замърсители. Те могат да заменят често използваните в момента кварцови опори за лодки, кутии за лодки и фитинги за тръби и имат значителни предимства в разходите. Подпорите за лодки от силициев карбид са направени от силициев карбид като основен материал. В сравнение с традиционните кварцови опори за лодки, опорите за лодки от силициев карбид имат по-добра термична стабилност и могат да поддържат стабилност в среда с висока температура. Подпорите за лодки от силициев карбид се представят добре в среда с висока температура и не се влияят лесно от топлина и не се деформират или повреждат. Те са подходящи за производствени процеси, които изискват високотемпературна обработка, което е благоприятно за поддържане на стабилността и последователността на производствения процес.
Експлоатационен живот: Според анализа на отчета за данни: Експлоатационният живот на керамиката от силициев карбид е повече от 3 пъти по-голям от този на опорите за лодки, кутиите за лодки и фитингите за тръби, изработени от кварцови материали, което значително намалява честотата на подмяна на консумативи.
Време на публикуване: 21 октомври 2024 г