I. Piikarbidin rakenne ja ominaisuudet
Piikarbidi SiC sisältää piitä ja hiiltä. Se on tyypillinen polymorfinen yhdiste, joka sisältää pääasiassa α-SiC:tä (korkean lämpötilan stabiili tyyppi) ja β-SiC (matalan lämpötilan vakaa tyyppi). Polymorfeja on yli 200, joista β-SiC:n 3C-SiC ja α-SiC:n 2H-SiC, 4H-SiC, 6H-SiC ja 15R-SiC ovat edustavampia.
Kuva SiC polymorfirakenne Kun lämpötila on alle 1600 ℃, piikarbidia esiintyy β-SiC:n muodossa, joka voidaan valmistaa yksinkertaisesta piin ja hiilen seoksesta noin 1450 ℃ lämpötilassa. Kun se on yli 1600 ℃, β-SiC muuttuu hitaasti erilaisiksi α-SiC:n polymorfeiksi. 4H-SiC on helppo tuottaa noin 2000 ℃; 6H- ja 15R-polytyyppejä on helppo tuottaa korkeissa yli 2100 ℃ lämpötiloissa; 6H-SiC voi myös pysyä erittäin vakaana yli 2200 ℃ lämpötiloissa, joten se on yleisempää teollisissa sovelluksissa. Puhdas piikarbidi on väritön ja läpinäkyvä kide. Teollinen piikarbidi on väritöntä, vaaleankeltaista, vaaleanvihreää, tummanvihreää, vaaleansinistä, tummansinistä ja jopa mustaa, jonka läpinäkyvyysaste puolestaan laskee. Hiomateollisuus jakaa piikarbidin kahteen luokkaan värin mukaan: musta piikarbidi ja vihreä piikarbidi. Värittömät ja tummanvihreät luokitellaan vihreäksi piikarbidiksi ja vaaleansinisistä mustiin mustaksi piikarbidiksi. Sekä musta piikarbidi että vihreä piikarbidi ovat α-SiC kuusikulmainen kiteitä. Yleensä piikarbidikeramiikka käyttää raaka-aineena vihreää piikarbidijauhetta.
2. Piikarbidin keraaminen valmistusprosessi
Piikarbidikeraaminen materiaali valmistetaan murskaamalla, jauhamalla ja lajittelemalla piikarbidiraaka-aineita, jotta saadaan tasalaatuisia hiukkaskokojakautumaisia piikarbidihiukkasia ja sitten puristetaan piikarbidihiukkaset, sintrataan lisäaineet ja väliaikaiset liimat vihreäksi aihioksi ja sintrataan sitten korkeassa lämpötilassa. Kuitenkin Si-C-sidosten korkeiden kovalenttisten sidosominaisuuksien (~ 88 %) ja alhaisen diffuusiokertoimen vuoksi yksi valmistusprosessin tärkeimmistä ongelmista on sintraustiivistymisen vaikeus. Suurtiheyksisen piikarbidikeramiikan valmistusmenetelmiä ovat reaktiosintraus, paineeton sintraus, ilmakehän painesintraus, kuumapuristussintraus, uudelleenkiteytyssintraus, kuumaisostaattinen puristussintraus, kipinäplasmasintraus jne.
Piikarbidikeramiikan haittapuolena on kuitenkin alhainen murtolujuus, eli suurempi hauraus. Tästä syystä viime vuosina peräkkäin on ilmaantunut piikarbidikeramiikkaan pohjautuva monifaasikeramiikka, kuten kuitu- (tai whisker) -vahvistus, heterogeenisten hiukkasten dispersiovahvistus ja gradienttifunktionaaliset materiaalit, jotka parantavat monomeerimateriaalien sitkeyttä ja lujuutta.
3. Piikarbidikeramiikan käyttö aurinkosähkökentässä
Piikarbidikeramiikalla on erinomainen korroosionkestävyys, se kestää kemiallisten aineiden eroosiota, pidentää käyttöikää eikä vapauta haitallisia kemikaaleja, mikä täyttää ympäristönsuojeluvaatimukset. Samaan aikaan piikarbidivenetuilla on myös parempia kustannusetuja. Vaikka piikarbidimateriaalien hinta itsessään on suhteellisen korkea, niiden kestävyys ja vakaus voivat vähentää käyttökustannuksia ja vaihtotiheyttä. Pitkällä aikavälillä niillä on korkeampi taloudellinen hyöty, ja niistä on tullut päätuotteita aurinkosähköveneen tukimarkkinoilla.
Kun piikarbidikeramiikkaa käytetään tärkeimpinä kantajamateriaaleina aurinkokennojen tuotantoprosessissa, veneen kannattimilla, venelaatikoilla, putkiliittimillä ja muilla valmistetuilla tuotteilla on hyvä lämmönkestävyys, ne eivät deformoidu korkeissa lämpötiloissa eivätkä niissä ole haitallisia saostuneita epäpuhtauksia. Ne voivat korvata tällä hetkellä yleisesti käytetyt kvartsivenetuet, venelaatikot ja putkiliittimet, ja niillä on merkittäviä kustannusetuja. Veneen piikarbidikannattimet on valmistettu päämateriaalina piikarbidista. Perinteisiin kvartsivenetukiin verrattuna piikarbidivenetuilla on parempi lämmönkestävyys ja ne voivat säilyttää vakauden korkeissa lämpötiloissa. Piikarbidista valmistetut veneen tuet toimivat hyvin korkeissa lämpötiloissa, eivätkä lämpö vaikuta niihin helposti, eivätkä ne väänny tai vaurioidu. Ne soveltuvat tuotantoprosesseihin, jotka vaativat korkean lämpötilan käsittelyä, mikä edistää tuotantoprosessin vakauden ja johdonmukaisuuden säilyttämistä.
Käyttöikä: Tietoraporttianalyysin mukaan: Piikarbidikeramiikan käyttöikä on yli 3 kertaa kvartsimateriaaleista valmistettujen veneen tukien, venelaatikoiden ja putkiliittimien käyttöikä, mikä vähentää huomattavasti kulutusosien vaihtotiheyttä.
Postitusaika: 21.10.2024