সিলিকন কার্বাইড সিরামিকের জন্য বিশেষ প্রস্তুতির কৌশল

সিলিকন কার্বাইড (SiC) সিরামিকউচ্চ-তাপমাত্রার শক্তি, শক্তিশালী অক্সিডেশন প্রতিরোধের, উচ্চতর পরিধান প্রতিরোধের, তাপীয় স্থিতিশীলতা, নিম্ন তাপ সম্প্রসারণ সহগ, উচ্চ তাপ পরিবাহিতা, উচ্চ কঠোরতা, তাপীয় শক প্রতিরোধ এবং রাসায়নিক জারা প্রতিরোধের সহ উচ্চতর বৈশিষ্ট্যগুলির একটি পরিসীমা রয়েছে। এই বৈশিষ্ট্যগুলি SiC সিরামিকগুলিকে বিভিন্ন ক্ষেত্রে যেমন স্বয়ংচালিত, যান্ত্রিক এবং রাসায়নিক শিল্প, পরিবেশ সুরক্ষা, মহাকাশ প্রযুক্তি, তথ্য ইলেকট্রনিক্স এবং শক্তিতে প্রযোজ্য করে তোলে।SiC সিরামিকতাদের অসামান্য কর্মক্ষমতার কারণে অনেক শিল্প খাতে একটি অপরিবর্তনীয় কাঠামোগত সিরামিক উপাদান হয়ে উঠেছে।

স্ট্রাকচারাল বৈশিষ্ট্যগুলি কী কী যা উন্নত করেSiC সিরামিক?

এর উচ্চতর বৈশিষ্ট্যSiC সিরামিকতাদের অনন্য কাঠামোর সাথে ঘনিষ্ঠভাবে সম্পর্কিত। SiC হল অত্যন্ত শক্তিশালী সমযোজী বন্ধন সহ একটি যৌগ, যেখানে Si-C বন্ডের আয়নিক চরিত্র মাত্র 12%। এর ফলে উচ্চ শক্তি এবং একটি বৃহৎ ইলাস্টিক মডুলাস তৈরি হয়, যা চমৎকার পরিধান প্রতিরোধ ক্ষমতা প্রদান করে। বিশুদ্ধ SiC HCl, HNO3, H2SO4, বা HF এর মতো অ্যাসিড দ্রবণ দ্বারা বা NaOH এর মতো ক্ষারীয় দ্রবণ দ্বারা ক্ষয়প্রাপ্ত হয় না। যদিও বাতাসে উত্তপ্ত হলে এটি অক্সিডাইজ হওয়ার প্রবণতা থাকে, তবে পৃষ্ঠের উপর একটি SiO2 স্তরের গঠন আরও অক্সিজেন প্রসারণে বাধা দেয়, এইভাবে জারণ হার কম রাখে। অতিরিক্তভাবে, SiC অর্ধপরিবাহী বৈশিষ্ট্য প্রদর্শন করে, ভাল বৈদ্যুতিক পরিবাহিতা সহ যখন অল্প পরিমাণে অমেধ্য প্রবর্তিত হয়, এবং চমৎকার তাপ পরিবাহিতা।

কিভাবে SiC এর বিভিন্ন ক্রিস্টাল ফর্ম এর বৈশিষ্ট্যগুলিকে প্রভাবিত করে?

SiC দুটি প্রধান স্ফটিক আকারে বিদ্যমান: α এবং β। β-SiC-এর একটি কিউবিক স্ফটিক গঠন রয়েছে, যার সাথে Si এবং C মুখ-কেন্দ্রিক ঘন জালি তৈরি করে। α-SiC 4H, 15R, এবং 6H সহ 100 টিরও বেশি পলিটাইপের মধ্যে বিদ্যমান, যেখানে 6H সবচেয়ে বেশি ব্যবহৃত হয় শিল্প অ্যাপ্লিকেশনগুলিতে। এই পলিটাইপগুলির স্থায়িত্ব তাপমাত্রার সাথে পরিবর্তিত হয়। 1600°C এর নিচে, SiC β আকারে বিদ্যমান, যখন 1600°C এর উপরে, β-SiC ধীরে ধীরে বিভিন্ন α-SiC পলিটাইপে রূপান্তরিত হয়। উদাহরণস্বরূপ, 4H-SiC প্রায় 2000°C গঠন করে, যখন 15R এবং 6H পলিটাইপগুলি সহজে গঠনের জন্য 2100°C এর উপরে তাপমাত্রা প্রয়োজন। 6H পলিটাইপ 2200°C এর উপরেও স্থিতিশীল থাকে। এই পলিটাইপগুলির মধ্যে মুক্ত শক্তির সামান্য পার্থক্যের অর্থ হল যে ছোটখাটো অমেধ্যগুলিও তাদের তাপীয় স্থিতিশীলতার সম্পর্ককে পরিবর্তন করতে পারে।

SiC পাউডার উত্পাদন জন্য কৌশল কি কি?

কাঁচামালের প্রাথমিক অবস্থার উপর ভিত্তি করে SiC পাউডারের প্রস্তুতিকে কঠিন-ফেজ সংশ্লেষণ এবং তরল-ফেজ সংশ্লেষণে শ্রেণীবদ্ধ করা যেতে পারে।

সলিড-ফেজ সংশ্লেষণে জড়িত পদ্ধতিগুলি কী কী? 

সলিড-ফেজ সংশ্লেষণে প্রাথমিকভাবে কার্বোথার্মাল হ্রাস এবং সরাসরি সিলিকন-কার্বন বিক্রিয়া অন্তর্ভুক্ত থাকে। কার্বোথার্মাল রিডাকশন পদ্ধতি অ্যাচেসন প্রক্রিয়া, উল্লম্ব চুল্লি পদ্ধতি এবং উচ্চ-তাপমাত্রার ঘূর্ণমান চুল্লি পদ্ধতিকে অন্তর্ভুক্ত করে। Acheson প্রক্রিয়া, Acheson দ্বারা উদ্ভাবিত, একটি Acheson বৈদ্যুতিক চুল্লিতে কার্বন দ্বারা কোয়ার্টজ বালিতে সিলিকা হ্রাস জড়িত, উচ্চ তাপমাত্রা এবং শক্তিশালী বৈদ্যুতিক ক্ষেত্রের অধীনে একটি ইলেক্ট্রোকেমিক্যাল বিক্রিয়া দ্বারা চালিত। এক শতাব্দীরও বেশি সময় ধরে বিস্তৃত শিল্প উত্পাদনের ইতিহাস সহ এই পদ্ধতিটি তুলনামূলকভাবে মোটা SiC কণা তৈরি করে এবং উচ্চ শক্তি খরচ করে, যার বেশিরভাগই তাপ হিসাবে হারিয়ে যায়।

1970-এর দশকে, Acheson প্রক্রিয়ার উন্নতি 1980-এর দশকে উন্নয়নের দিকে পরিচালিত করে, যেমন উল্লম্ব চুল্লি এবং β-SiC পাউডার সংশ্লেষণের জন্য উচ্চ-তাপমাত্রার ঘূর্ণমান চুল্লি, 1990-এর দশকে আরও অগ্রগতির সাথে। ওহসাকি এট আল। দেখা গেছে যে SiO2 এবং Si পাউডারের মিশ্রণ গরম করার ফলে নির্গত SiO গ্যাস সক্রিয় কার্বনের সাথে বিক্রিয়া করে, বর্ধিত তাপমাত্রা এবং বর্ধিত ধরে রাখার সময় পাউডারের নির্দিষ্ট পৃষ্ঠের ক্ষেত্রফল কমিয়ে দেয় কারণ আরও SiO গ্যাস নির্গত হয়। সরাসরি সিলিকন-কার্বন বিক্রিয়া পদ্ধতি, স্ব-প্রচারকারী উচ্চ-তাপমাত্রার সংশ্লেষণের একটি প্রয়োগ, বাহ্যিক তাপ উৎসের সাথে বিক্রিয়ক দেহকে জ্বালানো এবং প্রক্রিয়াটিকে টিকিয়ে রাখার জন্য সংশ্লেষণের সময় নির্গত রাসায়নিক বিক্রিয়া তাপ ব্যবহার করে। এই পদ্ধতিতে কম শক্তি খরচ, সহজ সরঞ্জাম এবং প্রক্রিয়া এবং উচ্চ উত্পাদনশীলতা রয়েছে, যদিও প্রতিক্রিয়া নিয়ন্ত্রণ করা কঠিন। সিলিকন এবং কার্বনের মধ্যে দুর্বল এক্সোথার্মিক প্রতিক্রিয়া ঘরের তাপমাত্রায় জ্বালানো এবং টিকিয়ে রাখা কঠিন করে তোলে, অতিরিক্ত শক্তির উত্স যেমন রাসায়নিক চুল্লি, সরাসরি কারেন্ট, প্রি-হিটিং বা সহায়ক বৈদ্যুতিক ক্ষেত্রগুলির প্রয়োজন হয়।

কিভাবে SiC পাউডার তরল-ফেজ পদ্ধতি ব্যবহার করে সংশ্লেষিত হয়? 

তরল-ফেজ সংশ্লেষণ পদ্ধতির মধ্যে রয়েছে সল-জেল এবং পলিমার পচন কৌশল। Ewell এবং অন্যান্য. প্রথমে সল-জেল পদ্ধতির প্রস্তাব করেন, যা পরবর্তীতে 1952 সালের দিকে সিরামিক তৈরিতে প্রয়োগ করা হয়। এই পদ্ধতিটি অ্যালকক্সাইড পূর্বসূর তৈরি করতে তরল রাসায়নিক বিকারক ব্যবহার করে, যা কম তাপমাত্রায় দ্রবীভূত হয়ে একটি সমজাতীয় দ্রবণ তৈরি করে। উপযুক্ত জেলিং এজেন্ট যোগ করে, অ্যালকক্সাইড একটি স্থিতিশীল সল সিস্টেম গঠনের জন্য হাইড্রোলাইসিস এবং পলিমারাইজেশনের মধ্য দিয়ে যায়। দীর্ঘক্ষণ দাঁড়িয়ে থাকার বা শুকানোর পরে, সি এবং সি আণবিক স্তরে সমানভাবে মিশ্রিত হয়। এই মিশ্রণটি 1460-1600 ডিগ্রি সেলসিয়াসে গরম করলে সূক্ষ্ম SiC পাউডার তৈরির জন্য একটি কার্বোথার্মাল হ্রাস প্রতিক্রিয়া তৈরি হয়। সল-জেল প্রক্রিয়াকরণের সময় নিয়ন্ত্রণের মূল পরামিতিগুলির মধ্যে রয়েছে সমাধান pH, ঘনত্ব, প্রতিক্রিয়া তাপমাত্রা এবং সময়। এই পদ্ধতিটি বিভিন্ন ট্রেস উপাদানগুলির সমজাতীয় সংযোজন সহজতর করে তবে এর ত্রুটি রয়েছে যেমন অবশিষ্ট হাইড্রক্সিল এবং স্বাস্থ্যের জন্য ক্ষতিকারক জৈব দ্রাবক, উচ্চ কাঁচামাল খরচ এবং প্রক্রিয়াকরণের সময় উল্লেখযোগ্য সংকোচন।

জৈব পলিমারের উচ্চ-তাপমাত্রার পচন হল SiC উৎপাদনের আরেকটি কার্যকর পদ্ধতি:

জেল পলিসিলোক্সেনগুলিকে ছোট মোনোমারগুলিতে পচানোর জন্য গরম করে, শেষ পর্যন্ত SiO2 এবং C গঠন করে, যা পরে SiC পাউডার তৈরি করতে কার্বোথার্মাল হ্রাসের মধ্য দিয়ে যায়।

পলিকার্বোসিলেনগুলিকে ছোট মোনোমারগুলিতে পচানোর জন্য গরম করে, একটি কাঠামো তৈরি করে যা শেষ পর্যন্ত SiC পাউডারে পরিণত হয়। সাম্প্রতিক সল-জেল কৌশলগুলি SiO2-ভিত্তিক সোল/জেল উপকরণগুলির উত্পাদনকে সক্ষম করেছে, জেলের মধ্যে সিন্টারিং এবং শক্ত করার সংযোজনগুলির একজাতীয় বিতরণ নিশ্চিত করে, যা উচ্চ-কার্যকারিতা SiC সিরামিক পাউডার গঠনের সুবিধা দেয়।

কেন প্রেসারলেস সিন্টারিং এর জন্য একটি প্রতিশ্রুতিশীল কৌশল হিসাবে বিবেচিত হয়SiC সিরামিক?

চাপবিহীন সিন্টারিং একটি অত্যন্ত প্রতিশ্রুতিশীল পদ্ধতি হিসাবে বিবেচিত হয়sintering SiC. সিন্টারিং প্রক্রিয়ার উপর নির্ভর করে, এটি কঠিন-ফেজ সিন্টারিং এবং তরল-ফেজ সিন্টারিং-এ বিভক্ত করা যেতে পারে। S. Proehazka অতি-সূক্ষ্ম β-SiC পাউডারে উপযুক্ত পরিমাণ B এবং C যোগ করে (2% এর নিচে অক্সিজেন সামগ্রী সহ) এবং স্বাভাবিক চাপে 2020°C এ sintering করে SiC sintered দেহের জন্য 98% এর উপরে আপেক্ষিক ঘনত্ব অর্জন করেছে। উঃ মোল্লা প্রমুখ। 1850-1950°C তাপমাত্রায় সিন্টার 0.5μm β-SiC (কণার পৃষ্ঠে অল্প পরিমাণে SiO2 সহ) সংযোজন হিসাবে Al2O3 এবং Y2O3 ব্যবহার করেছে, তাত্ত্বিক ঘনত্বের 95% এর বেশি আপেক্ষিক ঘনত্ব অর্জন করেছে এবং গড় সহ সূক্ষ্ম শস্য 1.5μm আকার।

কীভাবে হট প্রেস সিন্টারিং উন্নত করেSiC সিরামিক?

Nadeau উল্লেখ করেছেন যে বিশুদ্ধ SiC শুধুমাত্র অত্যন্ত উচ্চ তাপমাত্রায় কোনো সিন্টারিং এইডস ছাড়াই ঘনত্বে সিন্টার করা যেতে পারে, যা অনেককে হট প্রেস সিন্টারিং অন্বেষণ করতে প্ররোচিত করে। অসংখ্য গবেষণায় SiC-এর ঘনত্বে B, Al, Ni, Fe, Cr এবং অন্যান্য ধাতু যোগ করার প্রভাব পরীক্ষা করা হয়েছে, যেখানে Al এবং Fe হট প্রেস সিন্টারিং প্রচারের জন্য সবচেয়ে কার্যকর বলে প্রমাণিত হয়েছে। এফ.এফ. ল্যাঞ্জ বিভিন্ন পরিমাণ Al2O3 সহ হট প্রেস-সিন্টারড SiC-এর কার্যকারিতা তদন্ত করেছেন, একটি দ্রবীভূতকরণ-পুনরায়করণ প্রক্রিয়াকে ঘনীভূত করার জন্য দায়ী করেছেন। যাইহোক, হট প্রেস সিন্টারিং শুধুমাত্র সরল-আকৃতির SiC উপাদান তৈরি করতে পারে এবং একক সিন্টারিং প্রক্রিয়ায় পণ্যের পরিমাণ সীমিত, এটি শিল্প উত্পাদনের জন্য কম উপযুক্ত করে তোলে।

SiC এর জন্য প্রতিক্রিয়া সিন্টারিংয়ের সুবিধা এবং সীমাবদ্ধতাগুলি কী কী?

বিক্রিয়া-সিন্টারড SiC, স্ব-বন্ডেড SiC নামেও পরিচিত, ভর বাড়াতে, ছিদ্র কমাতে এবং এটিকে একটি শক্তিশালী, মাত্রিকভাবে সঠিক পণ্যে সিন্টার করতে গ্যাসীয় বা তরল পর্যায়গুলির সাথে একটি ছিদ্রযুক্ত সবুজ দেহের প্রতিক্রিয়া জড়িত। প্রক্রিয়াটির মধ্যে একটি নির্দিষ্ট অনুপাতে α-SiC পাউডার এবং গ্রাফাইট মিশ্রিত করা, প্রায় 1650°C এ গরম করা এবং গলিত Si বা বায়বীয় Si দিয়ে সবুজ শরীরে অনুপ্রবেশ করা, যা গ্রাফাইটের সাথে বিক্রিয়া করে β-SiC তৈরি করে, বিদ্যমান α-SiC-কে আবদ্ধ করে। কণা সম্পূর্ণ সি অনুপ্রবেশের ফলে একটি সম্পূর্ণ ঘন, মাত্রাগতভাবে স্থিতিশীল প্রতিক্রিয়া-সিন্টারযুক্ত শরীর তৈরি হয়। অন্যান্য sintering পদ্ধতির তুলনায়, প্রতিক্রিয়া sintering ঘনত্বের সময় ন্যূনতম মাত্রিক পরিবর্তন জড়িত, যা সুনির্দিষ্ট উপাদান তৈরির জন্য অনুমতি দেয়। যাইহোক, সিন্টারযুক্ত শরীরে যথেষ্ট পরিমাণে SiC এর উপস্থিতি দরিদ্র উচ্চ-তাপমাত্রার কর্মক্ষমতার দিকে পরিচালিত করে।

সংক্ষেপে,SiC সিরামিকচাপবিহীন সিন্টারিং, হট প্রেস সিন্টারিং, হট আইসোস্ট্যাটিক প্রেসিং এবং প্রতিক্রিয়া সিন্টারিং দ্বারা উত্পাদিত বিভিন্ন কর্মক্ষমতা বৈশিষ্ট্য প্রদর্শন করে।SiC সিরামিকহট প্রেস এবং গরম আইসোস্ট্যাটিক প্রেসিং থেকে সাধারণত উচ্চতর সাইন্টার ঘনত্ব এবং নমনীয় শক্তি থাকে, যখন প্রতিক্রিয়া-সিন্টারযুক্ত SiC এর মান তুলনামূলকভাবে কম থাকে। এর যান্ত্রিক বৈশিষ্ট্যSiC সিরামিকএছাড়াও বিভিন্ন sintering additives সঙ্গে পরিবর্তিত হয়. চাপহীন, গরম প্রেস, এবং প্রতিক্রিয়া-sinteredSiC সিরামিকশক্তিশালী অ্যাসিড এবং ঘাঁটিগুলির প্রতি ভাল প্রতিরোধের প্রদর্শন করে, তবে প্রতিক্রিয়া-সিন্টারযুক্ত SiC-এর এইচএফের মতো শক্তিশালী অ্যাসিডের জন্য দরিদ্র জারা প্রতিরোধ ক্ষমতা রয়েছে। উচ্চ-তাপমাত্রার কর্মক্ষমতা পরিপ্রেক্ষিতে, প্রায় সবSiC সিরামিক900°C এর নিচে শক্তির উন্নতি দেখায়, যখন বিক্রিয়া-sintered SiC এর নমনীয় শক্তি 1400°C এর উপরে মুক্ত Si এর উপস্থিতির কারণে তীব্রভাবে কমে যায়। চাপহীন এবং গরম আইসোস্ট্যাটিক চাপের উচ্চ-তাপমাত্রার কর্মক্ষমতাSiC সিরামিকপ্রাথমিকভাবে ব্যবহৃত additives ধরনের উপর নির্ভর করে.

যখন প্রতিটি sintering পদ্ধতি জন্যSiC সিরামিকএর যোগ্যতা রয়েছে, প্রযুক্তির দ্রুত অগ্রগতির জন্য চলমান উন্নতি প্রয়োজনSiC সিরামিককর্মক্ষমতা, উত্পাদন কৌশল, এবং খরচ হ্রাস. এর নিম্ন-তাপমাত্রা sintering অর্জনSiC সিরামিকজ্বালানি খরচ এবং উৎপাদন খরচ কমানোর জন্য অত্যন্ত গুরুত্বপূর্ণ, যার ফলে এর শিল্পায়নের প্রচারSiC সিরামিকপণ্য।**

সেমিকোরেক্সে আমরা বিশেষজ্ঞSiC সিরামিকএবং সেমিকন্ডাক্টর উত্পাদনে প্রয়োগ করা অন্যান্য সিরামিক সামগ্রী, আপনার যদি কোনও জিজ্ঞাসা থাকে বা অতিরিক্ত বিবরণের প্রয়োজন হয়, দয়া করে আমাদের সাথে যোগাযোগ করতে দ্বিধা করবেন না।

যোগাযোগের ফোন: +86-13567891907

ইমেইল: sales@semicorex.com