Учурда,кремний карбиди (SiC)үйүндө жана чет өлкөлөрдө активдүү изилденген жылуулук өткөрүүчү керамикалык материал болуп саналат. SiCтин теориялык жылуулук өткөрүмдүүлүгү өтө жогору жана кээ бир кристалл формалары 270Вт/мКга жетиши мүмкүн, бул өткөргүч эмес материалдардын арасында лидер болуп саналат. Мисалы, SiC жылуулук өткөрүмдүүлүктүн колдонулушун жарым өткөргүч түзүлүштөрдүн субстраттык материалдарынан, жогорку жылуулук өткөргүчтүү керамикалык материалдардан, жарым өткөргүчтөрдү иштетүү үчүн жылыткычтардан жана жылытуу плиталарынан, ядролук отун үчүн капсула материалдарынан жана компрессордук насостордун газды жабуучу шакекчелерден көрүүгө болот.
колдонуукремний карбидижарым өткөргүч талаасында
Жармалоочу дисктер жана арматуралар жарым өткөргүч өнөр жайында кремний пластинасын өндүрүү үчүн маанилүү технологиялык жабдуулар болуп саналат. Эгерде майдалоочу диск чоюндан же көмүртектүү болоттон жасалган болсо, анын иштөө мөөнөтү кыска жана термикалык кеңейүү коэффициенти чоң. Кремний пластинкаларын иштетүүдө, өзгөчө жогорку ылдамдыкта майдалоо же жылтыратуу учурунда, майдалоочу дисктин эскиришинен жана термикалык деформациясынан улам кремний пластинкасынын тегиздигине жана параллелдүүлүгүнө кепилдик берүү кыйын. майдалоочу диск жасалганкремний карбид керамикажогорку катуулугунан улам аз эскирүүгө ээ жана анын жылуулук кеңейүү коэффициенти негизинен кремний пластинкаларына окшош, ошондуктан аны жогорку ылдамдыкта майдалап, жылтыратууга болот.
Мындан тышкары, кремний пластиналар өндүрүлгөндө, алар жогорку температурада термикалык дарылоодон өтүшү керек жана көбүнчө кремний карбидинин арматурасын колдонуу менен ташылат. Алар ысыкка чыдамдуу жана кыйратуучу эмес. Алмаз сымал көмүртек (DLC) жана башка каптамалар майнаптуулугун жогорулатуу, пластинанын бузулушун жеңилдетүү жана булгануунун жайылышын алдын алуу үчүн колдонулушу мүмкүн.
Андан тышкары, үчүнчү муундагы кенен тилкелүү жарым өткөргүч материалдардын өкүлү катары кремний карбидинин монокристаллдык материалдары чоң тилке кеңдиги (Siден болжол менен 3 эсе), жогорку жылуулук өткөрүмдүүлүк (Siден болжол менен 3,3 эсе же 10 эсе) сыяктуу касиеттерге ээ. GaAs), электрондун каныккан миграциясынын жогорку ылдамдыгы (Siден 2,5 эсеге жакын) жана жогорку бузулуучу электр талаасы (Siден 10 эсеге жакын же GaAsдан 5 эсе). SiC приборлору практикалык колдонуудагы салттуу жарым өткөргүчтүү материалдык түзүлүштөрдүн кемчиликтерин толуктап, акырындык менен жарым өткөргүчтөрдүн негизги агымына айланууда.
Жогорку жылуулук өткөрүмдүүлүк кремний карбид керамика суроо-талап кескин өстү
Илимдин жана технологиянын тынымсыз өнүгүшү менен, жарым өткөргүч тармагында кремний карбид керамикасын колдонууга болгон суроо-талап кескин өстү, ал эми жогорку жылуулук өткөрүмдүүлүк жарым өткөргүч өндүрүштүк жабдуулардын компоненттерин колдонуу үчүн негизги көрсөткүч болуп саналат. Ошондуктан, бул жогорку жылуулук өткөрүмдүүлүк кремний карбид керамика боюнча изилдөөлөрдү күчөтүү үчүн абдан маанилүү болуп саналат. Решеткадагы кычкылтектин курамын азайтуу, тыгыздыгын жакшыртуу жана решеткада экинчи фазанын бөлүштүрүлүшүн негиздүү жөнгө салуу кремний карбид керамикасынын жылуулук өткөрүмдүүлүгүн жакшыртуунун негизги ыкмалары болуп саналат.
Азыркы учурда, менин өлкөдө жогорку жылуулук өткөрүмдүүлүк кремний карбид керамика боюнча бир нече изилдөөлөр бар, жана дүйнөлүк деңгээл менен салыштырганда дагы эле чоң ажырым бар. Келечектеги изилдөө багыттары төмөнкүлөрдү камтыйт:
●Кремний карбид керамикалык порошок даярдоо жараяны изилдөө күчөтүү. жогорку тазалыктагы, аз кычкылтектүү кремний карбид порошок даярдоо жогорку жылуулук өткөрүмдүүлүк кремний карбид керамика даярдоо үчүн негиз болуп саналат;
● агломерациялоочу каражаттарды тандоону жана ага байланыштуу теориялык изилдөөлөрдү күчөтүү;
●Жогорку класстагы агломерация жабдууларын изилдөө жана иштеп чыгууну күчөтүү. акылга сыярлык микроструктураны алуу үчүн агломерациялоо процессин жөнгө салуу менен, ал жогорку жылуулук өткөрүмдүүлүк кремний карбид керамика алуу үчүн зарыл шарт болуп саналат.
Кремний карбид керамикасынын жылуулук өткөрүмдүүлүгүн жогорулатуу боюнча чаралар
SiC керамикасынын жылуулук өткөрүмдүүлүгүн жакшыртуунун ачкычы фонондун чачыранды жыштыгын азайтуу жана фонондун орточо эркин жолун жогорулатуу болуп саналат. SiC жылуулук өткөргүчтүгү SiC керамикасынын көзөнөктүүлүгүн жана дан чек ара тыгыздыгын азайтуу, SiC бүртүкчөлөрүнүн чектеринин тазалыгын жакшыртуу, SiC торчолорунун аралашмаларын же тор кемчиликтерин азайтуу жана SiCдеги жылуулук агымын өткөргүчтү жогорулатуу аркылуу натыйжалуу жакшыртат. Азыркы учурда агломерациялоочу каражаттардын түрүн жана мазмунун оптималдаштыруу жана жогорку температурада жылуулук менен иштетүү SiC керамикасынын жылуулук өткөрүмдүүлүгүн жогорулатуунун негизги чаралары болуп саналат.
① агломерациялоочу каражаттардын түрүн жана мазмунун оптималдаштыруу
Жогорку жылуулук өткөргүчтүү SiC керамикасын даярдоодо ар кандай агломерациялоочу каражаттар көбүнчө кошулат. Алардын ичинен агломерациялоочу каражаттардын түрү жана мазмуну SiC керамикасынын жылуулук өткөрүмдүүлүгүнө чоң таасирин тийгизет. Мисалы, Al2O3 системасынын агломерациялоочу каражаттарындагы Al же O элементтери SiC торчосунда оңой эрийт, натыйжада боштуктар жана кемчиликтер пайда болот, бул фонондун чачыранды жыштыгынын көбөйүшүнө алып келет. Мындан тышкары агломерациялоочу каражаттардын курамы аз болсо, материалды агломерациялоо жана тыгыздаштыруу кыйынга турат, ал эми агломерациялоочу каражаттардын көп болушу аралашмалардын жана кемчиликтердин көбөйүшүнө алып келет. Ашыкча суюк фазаны агломерациялоочу каражаттар SiC бүртүкчөлөрүнүн өсүшүнө тоскоол болушу мүмкүн жана фонондордун орточо эркин жолун азайтышы мүмкүн. Ошондуктан жогорку жылуулук өткөрүмдүүлүктөгү SiC керамикасын даярдоо үчүн агломерациялоочу каражаттардын курамын максималдуу түрдө агломерациянын тыгыздыгынын талаптарына жооп берүү менен азайтып, SiC торчосунда эритүү кыйын болгон агломерациялоочу каражаттарды тандоого аракет кылуу зарыл.
* Ар кандай агломерациялоочу каражаттар кошулганда SiC керамикасынын жылуулук касиеттери
Азыркы учурда, агломерациялоочу жардам катары BeO менен агломерацияланган ысык пресстелген SiC керамика бөлмө температурасынын максималдуу жылуулук өткөрүмдүүлүгүнө (270 Вт · м-1 · К-1) ээ. Бирок, BeO өтө уулуу материал жана канцерогендик болуп саналат жана лабораторияларда же өнөр жай тармактарында кеңири жайылтуу үчүн ылайыктуу эмес. Y2O3-Al2O3 системасынын эң төмөнкү эвтектикалык чекити 1760 ℃ болуп саналат, бул SiC керамика үчүн жалпы суюк фаза агломерациялоочу жардамчы. Бирок, Al3+ SiC торуна оңой эригендиктен, бул система агломерациялоочу жардам катары колдонулганда, SiC керамикасынын бөлмө температурасындагы жылуулук өткөрүмдүүлүгү 200W·m-1·K-1ден аз болот.
Y, Sm, Sc, Gd жана La сыяктуу сейрек кездешүүчү элементтер SiC торчосунда оңой эрибейт жана кычкылтектин жогорку жакындыгына ээ, бул SiC торчосунун кычкылтек мазмунун эффективдүү азайта алат. Ошондуктан, Y2O3-RE2O3 (RE=Sm, Sc, Gd, La) системасы жогорку жылуулук өткөрүмдүүлүк (> 200W · m-1 · K-1) SiC керамика даярдоо үчүн жалпы агломерат жардам болуп саналат. Мисал катары Y2O3-Sc2O3 системасынын агломерациялоочу жардамын алсак, Y3+ жана Si4+ ионунун четтөө мааниси чоң жана экөө катуу чечимге кабылбайт. 1800~2600℃ таза SiCде Sc эригичи аз, болжол менен (2~3)×1017атом·см-3.
② Жогорку температурадагы жылуулук менен дарылоо
SiC керамикасын жогорку температурада жылуулук менен иштетүү тордогу кемчиликтерди, дислокацияларды жана калдык стресстерди жок кылууга, кээ бир аморфтук материалдардын кристаллдарга структуралык өзгөрүшүнө көмөктөшүүгө жана фонондун чачыратуу эффектин начарлатууга шарт түзөт. Мындан тышкары, жогорку температурада жылуулук дарылоо натыйжалуу SiC бүртүкчөлөрүнүн өсүшүнө өбөлгө болот, жана акыр аягында материалдын жылуулук касиеттерин жакшыртуу. Мисалы, 1950°С температурада жогорку температурада термикалык иштетүүдөн кийин SiC керамикасынын жылуулук диффузия коэффициенти 83,03мм2·с-1ден 89,50мм2·с-1ге чейин, ал эми бөлмө температурасында жылуулук өткөрүмдүүлүк 180,94Вт·м чейин жогорулаган. -1·К-1ден 192,17Вт·м-1·К-1ге чейин. Жогорку температурадагы жылуулук менен дарылоо SiC бетинде жана тордо агломерациялоочу жардамдын деоксиданттуулук жөндөмүн натыйжалуу жакшыртат жана SiC бүртүкчөлөрүнүн ортосундагы байланышты бекемдейт. Жогорку температурадагы термикалык иштетүүдөн кийин SiC керамикасынын бөлмө температурасындагы жылуулук өткөрүмдүүлүгү бир топ жакшырды.
Посттун убактысы: 24-окт.2024