Silicio karbidas (SiC)pirmiausia klasifikuojamas pagal cheminį grynumą ir kristalinę struktūrą. Skirtingų tipų našumas ir tinkami taikymo scenarijai labai skiriasi:
| Tipų klasifikacija | Pagrindinės savybės | Pagrindinis našumas | Tipiški taikymo scenarijai |
| Aukšto{0}}grynumo silicio karbidas | Si kiekis Didesnis arba lygus 98%, C kiekis 1,8%-2,0%, priemaišos (Fe+Al+Ca) Mažiau arba lygus 0,5%, daugiausia -SiC (šešiakampis kristalas) | Didelis deoksidacijos efektyvumas ir stiprus cheminis stabilumas | Aukštos kokybės{0}}plieno gamyba (guolių plienas, spyruoklinis plienas), elektroninės medžiagos (puslaidininkiniai substratai) |
| Įprastas pramoninės -klasės silicio karbidas | Si kiekis 75%-97%, C kiekis 2,0%-3,0%, priemaišos Mažiau nei 3%, -SiC ir -SiC mišinys (kubiniai kristalai) | Didelis sąnaudų{0}}našumo santykis, tinka bendroms reikmėms | paprasti plieno lydymo, liejimo inokuliantai ir abrazyvai. |
| Mažo-grynumo silicio karbidas | Si kiekis 60%-74%, priemaišos Didesnės arba lygios 5%, netaisyklinga kristalų struktūra | Maža kaina, daugiausia naudojama kaip pagalbinė priemonė | Grubus ketaus detalių apdirbimas, ugniai atsparių medžiagų priedas |
Pagrindinės tipų skirtumų priežastys:
Žaliavų ir proceso įtaka:Aukšto -grynumo SiC naudojamas didelio-grynumo silicio dioksido smėlis (99,9 % ar didesnis) ir aukštos-kokybės naftos koksas, lydomas 2300-2500 laipsnių temperatūroje 8–12 valandų, todėl kristalai auga pakankamai ir priemaišų liekanos yra minimalios. Įprastam pramoninės klasės SiC naudojamas paprastas silicio dioksido smėlis ir anglies koksas, lydomas 2000–2200 laipsnių temperatūroje 4–6 valandas, todėl priemaišų kiekis yra didesnis.
Programos paklausa pagrįsta:Aukštos{0}}plieno gamybos ir elektronikos programoms taikomi griežti medžiagų grynumo reikalavimai, skatinantys didelio-grynumo SiC kūrimą. Priešingai, liejant ir ugniai atsparioms medžiagoms, pirmenybė teikiama sąnaudų kontrolei, kai pakanka paprasto arba žemo grynumo SiC.
Silicio karbido dydžio klasifikavimo standartai ir įtakos veiksniai
Dalelių dydžio klasifikavimas ir specifikacijų atitikimas (pramonės-bendras standartas)
Silicio anglies lydinio dydis pagrįstas „tinkleliu“ su tokia konversija milimetrais (mm) ir atitinkamais taikymo scenarijais:
| Granuliuotumo specifikacija (tinklelis) | Atitinkamas granuliuotumas (mm) | Pagrindinės savybės | Tinkami scenarijai |
| 10-20 akių | 0.85-2.00 | Lėtas tirpimas, stabili reakcija | Tinka ilgalaikiam-kupoliniam lydymui ir didelių konverterių plieno gamybai |
| 20-60 akių | 0.25-0.85 | Vidutinis tirpimo greitis, subalansuota reakcija | Elektrinių krosnių plieno gamyba, įprastų liejinių skiepijimas |
| 60-120 akių | 0.125-0.25 | Greitas tirpimas ir geras dispergavimas | Tinka plonasienių liejinių inkubacijai ir greitam deoksidavimui. |
| 120-200 akių | 0.075-0.125 | Didelis specifinis paviršiaus plotas, itin greita reakcija | Tikslus liejimas, elektroninių medžiagų paruošimas |
Dydžių įvairovės priežastys
Reakcijos kinetikos reikalavimai:
Mažų -dalelių silicio karbidas turi didelį specifinį paviršiaus plotą (pvz., 200 tinklelio tinklelio specifinis paviršiaus plotas yra daugiau nei 10 kartų didesnis nei 10 akių), todėl galima nuodugniau liestis su išlydytu plienu/geležimi, todėl tirpimo greitis yra greitesnis, tinkamas „greitai deoksidacijai, trumpalaikiam -laikui lydyti“ kaip vėlesniems plieno lankinio lydymo etapams); didelių -dalelių silicio karbidas tirpsta lėtai, todėl nuolat išsiskiria komponentai, tinkami „ilgalaikės- stabilios reakcijos“ scenarijams (pvz., lydymui kupolinėje krosnyje).
Įrangos ir procesų suderinamumas:
Mažos indukcinės krosnys turi ribotą krosnies erdvę ir silpną maišymą. Naudojant 10-20 akių dydžio-dalelių silicio karbidą gali lengvai nusėsti ir nevisiškai ištirpti; todėl reikalingos mažesnės dalelės (60 akių ar daugiau). Dideli keitikliai ir kupolo krosnys, kuriose yra didesnis išlydyto plieno kiekis ir kruopščiau maišoma, gali tilpti didesnių dalelių silicio karbidas, o įpylimo procesas yra patogesnis.
Silicio karbido tipo ir dydžio moksliniai identifikavimo metodai
Tipo identifikavimas (tikslumas nuo didelio iki žemo)
Cheminės sudėties analizė:
ICP spektroskopija naudojama Si, C ir priemaišų kiekiui nustatyti. Si Didesnis nei 98 % arba lygus jai reiškia didelį grynumą, 75 % - 97 % – įprastą rūšį, o < 75 % – mažą grynumą.
Kristalų struktūros analizė:
Naudojama rentgeno spindulių difrakcija (XRD). Akivaizdžios -SiC būdingos smailės rodo didelį grynumą arba įprastą rūšį, o didelė -SiC būdingų smailių dalis rodo mažą grynumą.
Išvaizda{0}}Pagrįstas sprendimas:
Didelio-grynumo silicio karbidas yra juodas arba tamsiai žalias, vienodo blizgesio ir be pakitusių dėmių; paprastoji klasė yra pilkšvos spalvos ir blankesnio blizgesio; žemo-grynumo dažniausiai pilkšvai-ruda, matomos priemaišų dalelės.
Dydžio identifikavimas (dažniausiai naudojami pramonės metodai)
Standartinė sieto analizė:
Naudojant GB/T 6003.1-2012 standartinius sietus, silicio karbido mėginiai sijojami, o likučiai skirtinguose sieto sluoksniuose pasveriami, kad būtų galima nustatyti dalelių dydžio pasiskirstymą (pvz., „80-100 akių“ reiškia daleles, kurios praeina per 80 akučių sietelį, bet lieka ant 100 akių sietelio). Šis metodas yra paprastas naudoti, nebrangus ir tinka pramoninei gamybos aplinkai.
Lazerio dydžio analizė:
Naudojant lazerinį dydžio analizatorių, šis metodas naudoja lazerio šviesos sklaidos poveikį dalelėms, kad būtų galima greitai gauti dalelių dydžio pasiskirstymo kreives. Jis pasižymi dideliu matavimo tikslumu (paklaida Mažiau arba lygi 2 %) ir tinka aukščiausios klasės programoms, kurioms taikomi griežti dalelių dydžio reikalavimai (pvz., elektroninės medžiagos ir tikslus liejimas).
Tinkami silicio karbido pasirinkimo principai ir praktiniai nurodymai
Pagrindinė pasirinkimo logika
Pasirinkimas pagal "grynumo reikalavimus":Aukšto{0}}grynumo silicio karbidas, skirtas aukščiausios klasės plieno ir elektronikos reikmėms; pramoninė-klasė bendrajai metalurgijai ir liejimui; mažas-grynumas, skirtas kainai-jautrioms programoms.
Pasirinkimas pagal "Reakcijos greitį":Mažas dydis (60 akių ar didesnis), skirtas trumpam{1}}lydyti ir greitai deoksiduoti; Didelis dalelių dydis (mažesnis nei 20 akių) užtikrina ilgalaikę lydymosi ir stabilias reakcijas.
Suderinamumas pagal „Įrangos tipą“:Mažas dydis mažoms krosnims; didelis dydis didelėms krosnims, kad būtų išvengta nepilno ištirpimo ar naudojimo nepatogumų.
Pagrindiniai praktiniai punktai
Dozavimo kontrolė:Didelio -grynumo silicio karbido plieno gamybai dozė yra 0,3–0,5 % išlydyto plieno masės; įprastos liejyklos inokuliacijos dozė yra 0,5–1,0 %. Per didelės dozės gali lengvai padidėti anglies kiekis išlydytame pliene ir įtrūkti liejiniuose.
Papildymo laikas:Elektros lanko krosnies plieno gamybai įpilkite silicio karbido vėlesniuose krūvio lydymosi etapuose; 1–2 minutes prieš bakstelėdami išlydytą geležį įpilkite silicio karbido, kad būtų užtikrinta pakankama reakcija.
Kombinuoti taikymo būdai:Kai derinama suferosilicisir aliuminį deoksidacijai, pirmiausia pridėkite fesi išankstiniam -deoksidavimui (pašalinus daugiau nei 80 % deguonies), tada pridėkite SiC, kad deoksidacija būtų gilesnė ir silicio papildymas, ir galiausiai pridėkite aliuminio galutiniam deoksidavimui, kad pagerintumėte deoksidacijos efektyvumą ir silicio absorbcijos greitį.
Silicio karbido pasirinkimo pagal specialius scenarijus atvejų analizė
Puslaidininkinio pagrindo paruošimas:
99,99 % didelio grynumo, 120–200 tinklelio silicio karbidas pasirinktas siekiant užtikrinti, kad priemaišos nepakenktų elektros našumui;
Plonasieniai-tikslūs liejiniai (pvz., automobilių variklio cilindrų galvutės):
60-120 tinklelio paprastojo silicio karbidas pasirinktas siekiant subalansuoti inokuliacijos poveikį ir kainą;
Didelio-masto plieno keitiklio gamyba (Q355 mažai{2}}legiruotas plienas):
10-20 tinklelio pramoninės klasės silicio karbidas parinktas siekiant stabilizuoti deoksidaciją ir papildyti silicį, pagerinant plieno stiprumą.
