چرا SiC زینتر شده بدون فشار برای پایداری طولانی مدت در دمای بالا ترجیح داده می شود؟

مقدمه

در سیستم های کوره های با دمای بالا، اجزای کربید سیلیکون باید تحت شرایط زیر کار کنند:

• چرخه حرارتی مستمر
• بار مکانیکی
• اتمسفر های اکسید کننده
• شرایط طولانی مدت خزیدن
• خنک سازی مکرر خاموش کردن

در این شرایط، همه مواد SiC رفتار مشابهی ندارند.

بسیاری از نقص های رول ها و نرده ها به دلیل عدم مقاومت کافی در دمای اتاق نیست، بلکه به دلیل تخریب تدریجی در طول کار طولانی مدت در دمای بالا است.

این یکی از دلایل اصلی است که چرا کربید سیلیکون سینتر شده بدون فشار (SSiC) به طور فزاینده ای برای کاربردهای سخت کوره ترجیح داده می شود.

1تفاوت اصلی ساختار مواد است

سی سی سینتر شده بدون فشار اساساً از سی سی متصل به واکنش (RSiC) متفاوت است.

SiC بدون فشار سینتر شده (SSiC)

مشخصات:

• ساختار تقریبا کاملا متراکم
• منافذ بسیار کم باز
• بدون فاز سیلیکون آزاد
• دانه های خالص آلفا سی سی
• پیوند دانه های پایدار

سی سی (RSiC) متصل به واکنش

مشخصات:

• حاوی سیلیکون آزاد باقی مانده است
• خشکی بیشتر
• ساختار چند فاز
• ثبات ساختاری پایین تر در دمای بالا

در دمای متوسط، هر دو ماده ممکن است عملکرد کافی داشته باشند.

با این حال، تفاوت های بزرگ در معرض مدت طولانی در دمای بالا ظاهر می شود.

2چرا ثبات بلند مدت مهم تر از قدرت اولیه است

بسیاری از سیستم های کوره به طور مداوم برای ماه ها یا سال ها کار می کنند.

در این شرایط، اجزای مورد استفاده قرار می گیرند:

• انحراف خزنده
• اکسید
• خستگی حرارتی
• خوردگی هوا
• تخریب تدریجی قدرت

سوال کلیدی مهندسی می شود:

آیا این ماده می تواند پس از هزاران ساعت پایدار بماند؟

این جایی است که SSiC مزایای عمده ای را نشان می دهد.

3. چرا SSiC ثبات بهتر در دمای بالا را حفظ می کند

(1) فاز سیلیکون آزاد وجود ندارد

این یکی از بزرگترین مزایاست.

در RSiC:

• سیلیکون باقیمانده در دمای بالا نرم می شود
• مقاومت اکسیداسیون کاهش می یابد
• ثبات مکانیکی با گذشت زمان کاهش می یابد

در دمای بالا، سیلیکون آزاد به یک نقطه ضعیف در ساختار تبدیل می شود.

در SSiC:

• اساساً هیچ فاز سیلیکونی آزاد وجود ندارد
• ساختار ثابت تر است
• حفظ مقاومت در دمای بالا به طور قابل توجهی بهتر است

(2) تغییر شکل کم تر

تحت بار طولانی مدت:

• RSiC تمایل دارد که به راحتی تغییر شکل دهد
• حركت حرارتي سريعتر جمع مي شود

SSiC دارای:

• پیوند دانه های قوی تر
• سفتی ساختاری بالاتر
• مقاومت بهتر در برابر خزیدن

این امر به ویژه برای:

• رولر های بلند مدت
• براق ها
• پشتوانه های مبلمان کوره

(3) مقاومت بهتر در برابر خوردگی

اتمسفر های دمای بالا ممکن است حاوی:

• بخار قلیایی
• ترکیبات لیتیوم
• ترکیبات گوگرد
• گاز های اکسید کننده

چون SSiC:

• خشکی پایین تر
• ساختار میکروسکوپی متراکم تر
• هیچ شبکه سیلیکونی آزاد

معمولاً این موارد را ارائه می دهد:

• نفوذ آهسته تر خوردگی
• کاهش آسیب اکسیداسیون
• ثبات سطح بلند مدت بهتر

(4) مقاومت بهتر در برابر خستگی حرارتی

گرم کردن و خنک کردن مکرر باعث ایجاد استرس چرخه ای می شود.

مواد با فاز های داخلی ناپایدار تمایل دارند با گذشت زمان سریعتر تخریب شوند.

SSiC معتقد است:

• رفتار گسترش حرارتی پایدارتر
• تخریب داخلی پایین تر
• قابلیت اطمینان چرخه ای بهتر

در زمان کار مکرر کوره

4چرا بعضی از کوره ها هنوز از RSiC استفاده می کنند

RSiC هنوز هم در برخی از کاربردهای کاربردی مزایای مهمی دارد.

دلایل معمول عبارتند از:

• هزینه تولید پایین تر
• ساخت آسان تر ساختارهای بزرگ
• رفتار خوب شوک حرارتی
• مناسب بودن برای مناطق گرم شدن سریع

برای برخی از سیستم های کوره، RSiC همچنان یک راه حل مهندسی عالی است.

با این حال، هنگامی که ثبات ابعاد بلند مدت و قابلیت اطمینان مکانیکی در دمای بالا بحرانی می شود، SSiC اغلب عملکرد بهتری را ارائه می دهد.

5برنامه های کاربردی معمول که در آن SSiC مزایای مشخصی دارد

SSiC معمولاً در موارد زیر ترجیح داده می شود:

• رولر های فنجان با بار بالا
• داربست های ساختاری بلند
• اجزای کوره های نیمه هادی
• کوره های مواد باتری لیتیوم
• سیستم های سرامیکی برای پردازش شیمیایی
• محیط های فرسایش با دمای بالا

به خصوص در موارد زیر:

• عمر طولانی
• ثبات ابعاد
• مقاومت در برابر خوردگی
• تغییر شکل کم

بحرانی هستند.

6اشتباهات مهندسی

يک سوء تفاهم معمولي اينه که:

تمام مواد کربید سیلیکون در دمای بالا رفتار مشابهی دارند.

در واقع، میکروساخت به شدت قابلیت اطمینان طولانی مدت را تعیین می کند.

دو رولر ممکن است از ظاهر یکسان به نظر برسند اما پس از کار طولانی مدت رفتار بسیار متفاوتی داشته باشند.

بنابراین انتخاب مواد باید بر اساس:

• دمای عملیاتی
• جو
• ساختار پشتیبانی
• شدت چرخه حرارتی
• مدت زمان خدمات پیش بینی شده

به جای خواص دمای اتاق تنها.

7نتیجه گیری مهندسی

کربید سیلیکون سینتر شده بدون فشار به طور گسترده ای در سیستم های کوره ای پرطلب استفاده می شود زیرا ساختار متراکم و خالص آن:

• ثبات بلند مدت بهتر
• تغییر شکل کمر
• مقاومت بهتر در برابر خوردگی
• حفظ مکانیکی در دمای بالا
• قابلیت اطمینان ابعاد بالا

در مهندسی درجه حرارت بالا، قابلیت اطمینان نه تنها با قدرت اولیه، بلکه با اینکه مواد پس از قرار گرفتن در معرض حرارت طولانی مدت چقدر پایدار باقی می مانند، تعیین می شود.

این جایی است که SSiC مزایای قابل توجهی را ارائه می دهد.

محصولات SSiC مرتبط

شرکت Shaanxi Kegu New Material Technology Co., Ltd طیف گسترده ای از اجزای کربید سیلیکون سینتر شده بدون فشار (SSiC) را برای کاربردهای فر گرمای بالا عرضه می کند، از جمله:

• رول های SSiC
• درخشندهای مربع SSiC
• SSiC saggers
• رسانه های آسیاب SSiC

محصولات کربید سیلیکون بدون فشار را کشف کنید