Тантал карбидті керамика – жартылай өткізгіштер мен аэроғарыштағы негізгі материал.

Тантал карбиді (TaC)өте жоғары температуралы керамикалық материал болып табылады. Ультра жоғары температуралы керамика (UHTC) әдетте балқу температурасы 3000℃-ден асатын және ZrC, HfC, TaC, HfB2, ZrB2, және ZrB2 сияқты 2000 ℃ жоғары температурада және коррозиялық орталарда (мысалы, оттегі атомы орталарында) қолданылатын керамикалық материалдарға жатады.

Тантал карбидінің балқу температурасы 3880℃ дейін жоғары, қаттылығы жоғары (Мохс қаттылығы 9–10), салыстырмалы түрде жоғары жылу өткізгіштік (22 Вт·м⁻¹·K⁻¹), жоғары иілу беріктігі (340–400 МПа) және салыстырмалы түрде төмен жылу кеңею коэффициенті (6⁻6⁶1⁶) K⁻¹). Ол сондай-ақ тамаша термохимиялық тұрақтылық пен жоғары физикалық қасиеттерді көрсетеді және графит және C/C композиттерімен жақсы химиялық және механикалық үйлесімділікке ие. Сондықтан, TaC жабындары аэроғарыштық термиялық қорғаныста, монокристалды өсуде, энергетикалық электроникада және медициналық құрылғыларда кеңінен қолданылады.

Жартылай өткізгішті жабдықтарда қолдану

Қазіргі уақытта кремний карбиді (SiC) арқылы ұсынылған кең жолақты жартылай өткізгіштер негізгі экономикалық соғыс алаңына қызмет ететін және негізгі ұлттық қажеттіліктерді қанағаттандыратын стратегиялық сала болып табылады. Дегенмен, SiC жартылай өткізгіштері де күрделі процестерге және жабдыққа өте жоғары талаптарға ие сала болып табылады. Осы процестердің ішінде SiC монокристалды дайындау бүкіл өнеркәсіптік тізбектегі ең негізгі және шешуші буын болып табылады.

Қазіргі уақытта SiC кристалын өсіру үшін ең жиі қолданылатын әдіс будың физикалық тасымалдау әдісі (PVT) болып табылады. ПВТ-да кремний карбиді ұнтағы герметикалық өсу камерасында 2300°C жоғары температурада және индукциялық қыздыру арқылы вакуумға жақын қысымда қызады. Бұл ұнтақтың сублимациялануына әкеліп соғады, Si, Si₂C және SiC₂ сияқты әртүрлі газ тәрізді компоненттері бар реактивті газды тудырады. Бұл газ-қатты реакция SiC монокристалды реакция көзін тудырады. Өсу камерасының жоғарғы жағында SiC тұқымдық кристалы орналастырылған. Газтәрізді компоненттердің аса қаныққандығы әсерінен тұқымдық кристалға тасымалданатын газтәрізді компоненттер тұқымдық кристалдың бетіне атомдық түрде тұнып, SiC монокристалына айналады.

Бұл процесс ұзақ өсу цикліне ие, бақылау қиын және микротүтіктер мен қосындылар сияқты ақауларға бейім. Ақауларды бақылау өте маңызды; тіпті пештің жылу өрісіндегі шамалы түзетулер немесе дрейфтер кристалдардың өсуін өзгертуі немесе ақауларды арттыруы мүмкін. Кейінгі кезеңдер тек теориялық және инженерлік жетістіктерді ғана емес, сонымен қатар күрделірек термиялық өріс материалдарын талап ететін жылдамырақ, қалыңырақ және үлкенірек кристалдарға қол жеткізуді талап етеді.

Термиялық өрістегі тигель материалдарына ең алдымен графит пен кеуекті графит жатады. Дегенмен, графит жоғары температурада оңай тотығады және балқытылған металдармен коррозияға ұшырайды. TaC тамаша термохимиялық тұрақтылық пен жоғары физикалық қасиеттерге ие, графитпен жақсы химиялық және механикалық үйлесімділік көрсетеді. Графит бетіне TaC жабынын дайындау оның тотығуға төзімділігін, коррозияға төзімділігін, тозуға төзімділігін және механикалық қасиеттерін тиімді түрде арттырады. Ол MOCVD жабдығында GaN немесе AlN монокристалдарын және PVT жабдығында SiC монокристалдарын өсіру үшін әсіресе қолайлы, өсірілген монокристалдардың сапасын айтарлықтай жақсартады.

Сонымен қатар, кремний карбиді монокристалдарын дайындау кезінде қатты газ реакциясы арқылы кремний карбиді монокристалды реакция көзі пайда болғаннан кейін Si/C стехиометриялық қатынасы жылу өрісінің таралуына байланысты өзгереді. Газ фазасының құрамдас бөліктері жобаланған жылу өрісі мен температура градиентіне сәйкес бөлінуін және тасымалдануын қамтамасыз ету қажет. Кеуекті графиттің өткізгіштігі жеткіліксіз, оны ұлғайту үшін қосымша кеуектер қажет. Дегенмен, жоғары өткізгіштігі бар кеуекті графит өңдеу, ұнтақты төгу және ою сияқты қиындықтарға тап болады. Кеуекті тантал карбиді керамика газ фазасының құрамдас бөліктерін сүзуге, жергілікті температура градиенттерін реттеуге, материал ағынының бағытын бағыттауға және ағып кетуді бақылауға жақсырақ қол жеткізе алады.

ӨйткеніTaC жабындарыH2, HCl және NH3 қышқылдары мен сілтілерге тамаша төзімділік көрсетеді, кремний карбиді жартылай өткізгіш өнеркәсіп тізбегінде TaC сонымен қатар графит матрицалық материалды толығымен қорғай алады және MOCVD сияқты эпитаксиалды процестер кезінде өсу ортасын тазартады.

Аэроғарыш саласындағы қолданбалар

Қазіргі заманғы ұшақтар, мысалы, аэроғарыштық аппараттар, зымырандар және зымырандар жоғары жылдамдыққа, жоғары күшке және биіктікке қарай дамып келе жатқандықтан, экстремалды жағдайларда олардың беткі материалдарының жоғары температураға төзімділігі мен тотығуға төзімділігіне қойылатын талаптар барған сайын қатаң бола түсуде. Әуе кемесі атмосфераға енген кезде ол жылу ағынының жоғары тығыздығы, жоғары тоқырау қысымы және ауа ағынының жоғары тазалау жылдамдығы сияқты төтенше жағдайларға тап болады, сонымен бірге оттегімен, су буымен және көмірқышқыл газымен реакцияларға байланысты химиялық абляцияға тап болады. Әуе кемесінің атмосфераға кіруі және шығуы кезінде оның мұрын конусы мен қанаттарының айналасындағы ауа қатты қысылып, ұшақтың бетімен айтарлықтай үйкеліс тудырады, бұл оның ауа ағынымен қызуын тудырады. Ұшу кезінде аэродинамикалық қыздырудан басқа, әуе кемесінің бетіне күн радиациясы мен қоршаған орта радиациясы да әсер етіп, бет температурасының үздіксіз көтерілуіне әкеледі. Бұл өзгеріс ұшақтың қызмет ету мерзіміне елеулі әсер етуі мүмкін.

TaC өте жоғары температураға төзімді керамикалық отбасының мүшесі болып табылады. Оның жоғары балқу температурасы және тамаша термодинамикалық тұрақтылығы TaC-ны зымыран қозғалтқышының саптамаларының беткі қабатын қорғау сияқты ұшақтардың ыстық бөліктерінде кеңінен қолдануға мүмкіндік береді.

Басқа қолданбалар

TaC сонымен қатар кескіш құралдарда, абразивті материалдарда, электронды материалдарда және катализаторларда кең қолдану перспективаларына ие. Мысалы, цементтелген карбидке TaC қосу дәннің өсуін тежейді, қаттылықты арттырады және қызмет ету мерзімін жақсартады. TaC жақсы электр өткізгіштікке ие және стехиометриялық емес қосылыстар құра алады, өткізгіштігі құрамына байланысты өзгереді. Бұл сипаттама TaC электрондық материалдардағы қосымшалар үшін перспективалы үміткер етеді. TaC каталитикалық дегидрлеуіне қатысты, TiC және TaC каталитикалық өнімділігі бойынша зерттеулер TaC төмен температураларда іс жүзінде каталитикалық белсенділік көрсетпейтінін көрсетті, бірақ оның каталитикалық белсенділігі 1000℃-тан жоғары көтеріледі. СО каталитикалық өнімділігін зерттеу 300 ℃ температурада TaC каталитикалық өнімдеріне метан, су және аз мөлшерде олефиндер кіретінін анықтады.

Semicorex жоғары сапаны ұсынадыТантал карбиді өнімдері. Егер сізде қандай да бір сұрақтарыңыз болса немесе қосымша мәліметтер қажет болса, бізбен байланысудан тартынбаңыз.

Байланыс телефоны +86-13567891907

Электрондық пошта: sales@semicorex.com