Tantal Karbür Seramikler – Yarı İletken ve Havacılıkta Önemli Bir Malzeme.

Tantal karbür (TaC)ultra yüksek sıcaklıkta seramik bir malzemedir. Ultra yüksek sıcaklık seramikleri (UHTC'ler) genellikle erime noktaları 3000 ° C'yi aşan ve ZrC, HfC, TaC, HfB2, ZrB2 ve HfN gibi 2000 ° C'nin üzerindeki yüksek sıcaklık ve aşındırıcı ortamlarda (oksijen atomu ortamları gibi) kullanılan seramik malzemeleri ifade eder.

Tantal karbür, 3880°C kadar yüksek bir erime noktasına, yüksek sertliğe (Mohs sertliği 9–10), nispeten yüksek bir termal iletkenliğe (22 W·m⁻¹·K⁻¹), yüksek bükülme mukavemetine (340–400 MPa) ve nispeten düşük bir termal genleşme katsayısına (6,6 × 10⁻⁶ K⁻¹) sahiptir. Ayrıca mükemmel termokimyasal stabilite ve üstün fiziksel özellikler sergiler ve grafit ve C/C kompozitleriyle iyi kimyasal ve mekanik uyumluluğa sahiptir. Bu nedenle TaC kaplamalar havacılıkta termal koruma, tek kristal büyütme, enerji elektroniği ve tıbbi cihazlarda yaygın olarak kullanılmaktadır.

Yarı iletken ekipmanlardaki uygulamalar

Şu anda silisyum karbür (SiC) ile temsil edilen geniş bant aralıklı yarı iletkenler, ana ekonomik savaş alanına hizmet eden ve önemli ulusal ihtiyaçları karşılayan stratejik bir endüstridir. Ancak SiC yarı iletkenleri aynı zamanda karmaşık süreçlere ve son derece yüksek ekipman gereksinimlerine sahip bir endüstridir. Bu işlemler arasında SiC tek kristal hazırlama, tüm endüstriyel zincirdeki en temel ve en önemli halkadır.

Şu anda SiC kristal büyümesi için en yaygın kullanılan yöntem, Fiziksel Buhar Taşıma (PVT) yöntemidir. PVT'de silisyum karbür tozu, 2300°C'nin üzerindeki sıcaklıklarda ve indüksiyonla ısıtma yoluyla vakuma yakın basınçta kapalı bir büyüme odasında ısıtılır. Bu, tozun süblimleşmesine neden olarak Si, Si₂C ve SiC₂ gibi farklı gazlı bileşenleri içeren reaktif bir gaz oluşturur. Bu gaz-katı reaksiyonu, bir SiC tek kristalli reaksiyon kaynağı üretir. Büyüme odasının tepesine bir SiC tohum kristali yerleştirilir. Gazlı bileşenlerin aşırı doygunluğuyla tahrik edilen, tohum kristaline taşınan gazlı bileşenler, tohum kristal yüzeyinde atomik olarak biriktirilir ve bir SiC tek kristaline dönüşür.

Bu prosesin uzun bir büyüme döngüsü vardır, kontrol edilmesi zordur ve mikrotüpler ve kalıntılar gibi kusurlara eğilimlidir. Kusurları kontrol etmek çok önemlidir; fırının termal alanındaki küçük ayarlamalar veya kaymalar bile kristal büyümesini değiştirebilir veya kusurları artırabilir. Daha sonraki aşamalar, daha hızlı, daha kalın ve daha büyük kristaller elde etme zorluğunu ortaya koyuyor; bu da yalnızca teorik ve mühendislik ilerlemelerini değil, aynı zamanda daha karmaşık termal alan malzemelerini de gerektiriyor.

Termal alandaki pota malzemeleri öncelikle grafit ve gözenekli grafit içerir. Ancak grafit yüksek sıcaklıklarda kolayca oksitlenir ve erimiş metaller tarafından korozyona uğrar. TaC mükemmel termokimyasal stabiliteye ve üstün fiziksel özelliklere sahiptir ve grafit ile iyi kimyasal ve mekanik uyumluluk gösterir. Grafit yüzeyinde bir TaC kaplamasının hazırlanması, oksidasyon direncini, korozyon direncini, aşınma direncini ve mekanik özelliklerini etkili bir şekilde artırır. MOCVD ekipmanında GaN veya AlN tek kristallerinin ve PVT ekipmanında SiC tek kristallerinin yetiştirilmesi için özellikle uygundur ve büyütülen tek kristallerin kalitesini önemli ölçüde artırır.

Ayrıca silisyum karbür tek kristallerinin hazırlanması sırasında, silisyum karbür tek kristal reaksiyon kaynağı bir katı-gaz ​​reaksiyonu yoluyla üretildikten sonra Si/C stokiyometrik oranı termal alan dağılımına göre değişir. Gaz fazı bileşenlerinin tasarlanan termal alan ve sıcaklık gradyanına göre dağıtılmasının ve taşınmasının sağlanması gerekmektedir. Gözenekli grafitin geçirgenliği yetersizdir ve bunu arttırmak için ilave gözenekler gerekir. Bununla birlikte, yüksek geçirgenliğe sahip gözenekli grafit, işleme, toz dökülmesi ve aşındırma gibi zorluklarla karşı karşıyadır. Gözenekli tantal karbür seramikler, gaz fazı bileşen filtrelemesini daha iyi gerçekleştirebilir, yerel sıcaklık gradyanlarını ayarlayabilir, malzeme akış yönünü yönlendirebilir ve sızıntıyı kontrol edebilir.

ÇünküTaC kaplamalarSilisyum karbür yarı iletken endüstri zincirinde H2, HCl ve NH3'e karşı mükemmel asit ve alkali direnci sergileyen TaC, ayrıca grafit matris malzemesini tamamen koruyabilir ve MOCVD gibi epitaksiyel işlemler sırasında büyüme ortamını arındırabilir.

Havacılık ve Uzay Uygulamaları

Havacılık araçları, roketler ve füzeler gibi modern uçaklar yüksek hıza, yüksek itkiye ve yüksek irtifaya doğru geliştikçe, yüzey malzemelerinin aşırı koşullar altında yüksek sıcaklık direnci ve oksidasyon direncine yönelik gereksinimler giderek daha katı hale geliyor. Bir uçak atmosfere girdiğinde, yüksek ısı akısı yoğunluğu, yüksek durgunluk basıncı ve yüksek hava akımı temizleme hızı gibi aşırı ortamlarla karşı karşıya kalırken aynı zamanda oksijen, su buharı ve karbondioksit ile reaksiyonlar nedeniyle kimyasal ablasyonla da karşı karşıya kalır. Bir uçağın atmosfere girişi ve çıkışı sırasında, burun konisi ve kanatları etrafındaki hava yoğun bir sıkıştırmaya maruz kalır, bu da uçağın yüzeyinde önemli bir sürtünme oluşturarak hava akışıyla ısınmasına neden olur. Uçuş sırasında aerodinamik ısınmanın yanı sıra uçak yüzeyi güneş radyasyonu ve çevresel radyasyondan da etkilenerek yüzey sıcaklığının sürekli artmasına neden olur. Bu değişiklik uçağın servis ömrünü ciddi şekilde etkileyebilir.

TaC, ultra yüksek sıcaklığa dayanıklı seramik ailesinin bir üyesidir. Yüksek erime noktası ve mükemmel termodinamik kararlılığı, TaC'nin roket motoru nozüllerinin yüzey kaplamasının korunması gibi uçakların sıcak uç kısımlarında yaygın olarak kullanılmasını sağlar.

Diğer Uygulamalar

TaC ayrıca kesici takımlarda, aşındırıcı malzemelerde, elektronik malzemelerde ve katalizörlerde geniş uygulama olanaklarına sahiptir. Örneğin semente karbüre TaC eklemek tane büyümesini engelleyebilir, sertliği artırabilir ve servis ömrünü uzatabilir. TaC iyi bir elektriksel iletkenliğe sahiptir ve bileşime bağlı olarak değişen iletkenlik ile stokiyometrik olmayan bileşikler oluşturabilir. Bu özellik TaC'yi elektronik malzemelerdeki uygulamalar için umut verici bir aday haline getirmektedir. TaC'nin katalitik dehidrojenasyonuyla ilgili olarak, TiC ve TaC'nin katalitik performansı üzerine yapılan çalışmalar, TaC'nin daha düşük sıcaklıklarda neredeyse hiç katalitik aktivite göstermediğini, ancak katalitik aktivitesinin 1000°C'nin üzerinde önemli ölçüde arttığını göstermiştir. CO'nun katalitik performansı üzerine yapılan araştırma, 300°C'de TaC'nin katalitik ürünlerinin metan, su ve az miktarda olefin içerdiğini ortaya çıkardı.

Semicorex yüksek kalite sunuyorTantal Karbür ürünleri. Herhangi bir sorunuz varsa veya ek ayrıntılara ihtiyacınız varsa, lütfen bizimle iletişime geçmekten çekinmeyin.

İletişim telefonu numarası +86-13567891907

E-posta: sales@semicorex.com