현대 에너지 분야에서 SiC의 역할 확대

1. 소개 소개: SiC와 같은 첨단 소재에 대한 에너지 부문의 수요

전 세계 에너지 산업은 큰 변화를 겪고 있습니다. 효율성, 지속 가능성 및 신뢰성 향상에 대한 시급한 요구로 인해 업계에서는 점점 더 다음과 같은 방법을 모색하고 있습니다 고급 재료 극한의 조건에서도 작동할 수 있습니다. 기존 소재는 현대 에너지 시스템의 특징인 고온, 부식성 환경, 까다로운 전기 부하를 견디지 못하는 경우가 많습니다. 이러한 경우 고급 세라믹특히 실리콘 카바이드(SiC)가 각광을 받고 있습니다. 실리콘과 탄소의 화합물인 SiC는 높은 열 전도성, 고온에서의 우수한 기계적 강도, 뛰어난 화학적 불활성, 넓은 밴드갭과 높은 항복 전압과 같은 뛰어난 전기적 특성 등 탁월한 특성을 제공합니다. 이러한 특성은 다음과 같은 이점을 제공합니다 실리콘 카바이드 에너지 애플리케이션 점점 더 중요해지면서 발전, 배전, 저장 분야에서 상당한 발전이 이루어지고 있습니다. 에너지 환경이 진화함에 따라 다음과 같은 역할이 중요해지고 있습니다 고성능 세라믹 와 같은 차세대 반도체는 단순히 보조적인 역할을 하는 것이 아니라 차세대 에너지 효율 재료 목표.

2. 현대 에너지 환경에서 SiC의 주요 응용 분야

실리콘 카바이드의 다재다능한 특성은 다양한 에너지 응용 분야에서 채택될 수 있는 길을 열었습니다. 효율성, 내구성 및 성능을 향상시키는 실리콘 카바이드의 능력은 가시적인 영향을 미치고 있습니다:

• 전력 전자: 이는 에너지 분야에서 가장 영향력 있는 SiC의 영역이라고 할 수 있습니다. SiC 전력 전자 장치mOSFET, SBD, 전력 모듈 등 전력 변환에 혁명을 일으키고 있습니다. 이들은 필수적인 요소입니다:
  • 실리콘 카바이드 인버터 태양광 및 풍력 에너지 시스템의 경우 스위칭 주파수를 높여 수동 부품의 크기를 줄이고 에너지 손실을 줄이며 전반적인 시스템 효율을 개선할 수 있습니다.
  • 다양한 산업 및 그리드 애플리케이션을 위한 고효율 컨버터 및 전원 공급 장치.
  • 그리드 안정성 및 품질 향상을 위한 전력 조절 시스템.
• 재생 에너지 시스템: SiC는 인버터 외에도 다양한 분야에서 활용되고 있습니다 재생 에너지 구성 요소. 여기에는 태양광 패널 제조 장비의 내구성 있는 부품(예: 고온 및 마모성 물질 취급)과 높은 신뢰성이 요구되는 풍력 터빈 전력 조절 시스템 내의 중요 부품이 포함됩니다.
• 에너지 저장 솔루션: SiC는 높은 열전도율로 인해 열 관리 솔루션을 비롯한 첨단 배터리 시스템의 부품으로 연구되고 있습니다. 또한 극한의 온도에서 구조적 무결성이 매우 중요한 고온 열 에너지 저장 시스템에서도 중요한 역할을 합니다.
• 그리드 현대화: 스마트 그리드의 발전은 SiC 기술의 혜택을 받습니다. SiC를 통합한 SST(솔리드 스테이트 변압기) 및 FACTS(유연한 AC 전송 시스템) 장치는 더 빠른 응답 시간, 향상된 제어 및 더 높은 효율성을 제공하여 보다 탄력적이고 유연한 전력망에 기여할 수 있습니다.
• 고온 프로세스: 많은 에너지 생성 및 변환 과정에는 극한의 온도가 수반됩니다. SiC 열교환기의 조립 및 성능에 매우 중요합니다.버너 노즐, 가마 가구, 수소 생산용 개질기 및 리커퍼레이터는 SiC의 열 안정성, 내식성 및 기계적 강도를 활용합니다. 이러한 맞춤형 SiC 에너지 솔루션 보다 효율적인 열 전달과 부품 수명 연장으로 이어집니다.
• 전기 자동차(EV) 인프라: 전기차는 운송 수단이지만, 충전 인프라는 에너지 그리드에 상당한 부담을 줍니다. SiC는 고속 EV 충전기(온보드 및 오프보드)와 EV 전력 모듈에서 매우 중요하며, 에너지 효율과 충전 속도에 직접적인 영향을 미쳐 그리드 부하 및 관리에 영향을 미칩니다.

3. 맞춤형 실리콘 카바이드가 에너지 애플리케이션의 판도를 바꾸는 이유

표준 SiC 부품이 상당한 이점을 제공하지만, 맞춤형 실리콘 카바이드 솔루션은 최첨단 에너지 애플리케이션에 필수적인 맞춤형 특성을 제공하여 이러한 이점을 더욱 향상시킵니다. SiC 구성 요소를 맞춤화할 수 있는 기능을 통해 엔지니어는 특정 운영 요구 사항에 맞게 성능을 최적화하여 효율성과 안정성을 획기적으로 개선할 수 있습니다.

• 향상된 열 관리: 에너지 시스템, 특히 파워 일렉트로닉스는 상당한 열을 발생시킵니다. 최적화된 형상과 통합 냉각 기능으로 맞춤형 SiC 부품을 설계할 수 있으며, SiC의 우수한 성능을 활용하여 SiC 열 관리 기능(높은 열전도율)을 통해 열을 효율적으로 발산합니다. 이를 통해 전력 밀도를 높이고 디바이스 수명을 개선할 수 있습니다.
• 전기 성능 향상: 넓은 대역폭과 고전압 SiC 고장 필드는 재료 고유의 장점입니다. 커스터마이징을 통해 고전압 전력 디바이스의 전기장 형성을 위한 특정 도핑 프로파일 또는 맞춤형 형상 등 이러한 특성을 최대한 활용하는 설계가 가능하므로 손실은 낮추고 작동 한계는 높일 수 있습니다.
• 열악한 환경에서도 뛰어난 내구성: 에너지 애플리케이션은 부품이 극한의 온도, 부식성 화학물질, 연마 입자에 노출될 수 있습니다. 맞춤형 SiC 배합(예: SSiC와 같은 특정 등급) 및 설계를 통해 다음과 같은 이점을 극대화할 수 있습니다 내마모성 SiC 속성과 화학적 불활성으로 지열 에너지 추출이나 첨단 연소 시스템과 같은 애플리케이션에서 중요한 부품의 작동 수명을 연장합니다.
• 최적화된 컴포넌트 설계 및 통합: 많은 에너지 시스템에는 최적의 흐름, 열 전달 또는 시스템 통합을 위해 복잡한 형태의 부품이 필요합니다. 맞춤형 엔지니어링 세라믹 와 같은 소재는 그물에 가까운 모양이나 다른 소재로는 불가능하거나 엄청나게 비싼 복잡한 디자인으로 제조할 수 있어 전체 시스템을 더욱 컴팩트하고 효율적으로 설계할 수 있습니다.
• 애플리케이션별 머티리얼 속성: 맞춤형 제작에는 에너지 애플리케이션의 고유한 요구 사항에 완벽하게 부합하는 전기 저항, 열팽창 또는 파단 인성과 같은 특성의 정밀한 균형을 달성하기 위해 특정 SiC 등급 또는 복합재를 선택하거나 개발하는 것이 포함될 수 있습니다.

에너지 분야의 엔지니어와 조달 관리자는 맞춤형 SiC를 선택함으로써 기성품의 한계를 뛰어넘어 에너지 기술 발전에 필수적인 새로운 수준의 성능과 내구성을 확보할 수 있습니다.

4. 최적의 에너지 부문 성능을 위한 권장 SiC 등급

'실리콘 카바이드'라는 용어는 제조 공정과 미세 구조에서 파생된 각기 다른 특성을 가진 여러 재료군을 포괄합니다. 까다로운 에너지 분야 애플리케이션에서 최적의 성능과 수명을 보장하려면 적절한 SiC 등급을 선택하는 것이 중요합니다. 다음은 일반적인 등급과 일반적인 용도를 살펴봅니다:

SiC 등급	주요 특징	일반적인 에너지 애플리케이션
소결 실리콘 카바이드(SSiC)	고순도(98-99%), 고밀도, 뛰어난 강도, 우수한 내화학성 및 내식성, 높은 열전도율, 우수한 내마모성. 매우 높은 온도에서도 강도를 유지합니다.	자극성 유체의 펌프 씰 및 베어링, 고성능 열교환기 튜브, 발전소의 초순수 시스템용 부품, 에너지 장치 제조에 사용되는 반도체 공정 장비 부품, 밸브 부품 등이 있습니다.
다음은 비교 개요입니다.	유리 실리콘(일반적으로 8~15%) 함유, 우수한 열 충격 저항성, 높은 열 전도성, 우수한 내마모성 및 내식성, 복잡하고 큰 모양을 형성하는 능력, 복잡한 디자인에 상대적으로 비용 효율적. 실리콘의 녹는점(일부 특성의 경우 ~1410°C)에 의해 제한됩니다.	버너 노즐, 가마 가구, 복사 히터 튜브, 열 회수기, 바이오 연료 생산의 자재 취급용 마모 라이너, 고온 용광로의 대형 구조 부품. 이상적인 용도 반응 결합 SiC 에너지 복잡한 형상을 필요로 하는 애플리케이션에 적합합니다.
질화 규소 결합 실리콘 카바이드(NBSiC)	질화규소 상에 의해 결합된 SiC 입자. 열충격 저항성, 높은 고온 강도, 용융 금속 및 부식성 가스에 대한 저항성이 우수합니다. SSiC 또는 RBSiC보다 열전도율이 낮습니다.	퍼니스 라이닝, 열전대 보호 튜브, 비철금속 가공용 부품(예: 알루미늄 환원 셀), 바이오매스 가스화용 사이클론 라이너.
화학 기상 증착 SiC(CVD SiC)	초고순도(보통 99.999%), 이론적으로 고밀도, 탁월한 표면 마감, 뛰어난 내화학성. 일반적으로 코팅 또는 얇은 독립형 부품으로 생산됩니다.	전력 전자 장치용 기판(벌크 SiC 웨이퍼가 활성 장치에 더 일반적이지만), 원자로의 흑연 부품용 보호 코팅, 에너지 연구용 광학 장치(예: 집광형 태양광 발전의 거울) 등이 있습니다.
재결정 탄화규소(RSiC)	높은 다공성(일반적으로 10~20%), 다공성으로 인한 우수한 열충격 저항성, 고밀도 등급보다 상대적으로 강도가 낮지만 매우 높은 온도까지 유지합니다.	가마 가구(세터, 플레이트, 빔), 복사 튜브, 고온 가스용 특수 필터, 다공성 버너.
흑연-로드 SiC/SiC-흑연 복합재	SiC의 특성과 흑연의 윤활성 및 향상된 열충격 저항성을 결합합니다. 전기 전도도를 맞춤 설정할 수 있습니다.	자체 윤활이 필요한 기계식 씰, 건식 또는 혼합 마찰 체제에서 작동하는 베어링, 전류 수집기.

다음 중 선택 SiC 재료 특성 는 에너지 애플리케이션의 특정 스트레스, 온도, 화학적 환경 및 전기적 요구 사항에 따라 크게 달라집니다. 상담 대상 테크니컬 세라믹 등급 최적의 전문가를 선택하는 것이 중요합니다 발전용 SiC 및 기타 에너지 시스템을 통해 안정성과 비용 효율성을 보장합니다.

5. 에너지 시스템에서 SiC 부품의 주요 설계 고려 사항

에너지 시스템용 실리콘 카바이드로 부품을 설계하려면 세라믹 특성에 대한 미묘한 이해가 필요합니다. SiC는 뛰어난 특성을 제공하지만, 특유의 취성과 특정 제조 제약 조건으로 인해 성능과 신뢰성을 극대화하기 위해서는 신중한 설계가 필요합니다. 주요 고려 사항은 다음과 같습니다:

• 열 스트레스 및 관리:
  • SiC는 일반적으로 금속보다 열팽창 계수(CTE)가 낮습니다. SiC 부품이 금속 부품에 결합된 경우, 열 응력 분석 SiC 는 CTE 불일치를 관리하고 열 순환 중 스트레스로 인한 장애를 방지하는 데 매우 중요합니다.
  • 균일한 열 분포를 위한 설계로 내부 응력을 유발할 수 있는 열 구배를 최소화합니다. 필렛과 반경을 통합하여 열 핫스팟의 응력 집중을 줄입니다.
• 기계적 하중 및 구조적 무결성:
  • 부서지기 쉬운 재료의 응력을 집중시키는 날카로운 모서리와 모서리는 피하세요. 넉넉한 반경과 모따기를 사용합니다.
  • 세라믹은 인장보다 압축에 훨씬 강하므로 가능한 경우 SiC 부품을 압축 상태로 로드하도록 설계합니다.
  • 많은 에너지 애플리케이션(예: 터빈, 펌프)에서 흔히 발생하는 진동, 충격 및 주기적 부하의 영향을 고려하세요.
• 전기 절연 대 전도:
  • 전력 전자 장치의 경우, 특히 고전압에서 연면거리와 이격 거리를 고려하여 필요한 곳에 적절한 전기 절연을 보장하도록 설계해야 합니다.
  • 발열체와 같은 애플리케이션의 경우, 원하는 가열 특성을 달성하려면 SiC의 저항 특성에 맞게 설계를 최적화해야 합니다.
• 제조 가능성 및 기하학적 복잡성:
  • 동안 맞춤형 SiC 엔지니어링 복잡한 모양, 매우 복잡한 피처, 매우 얇은 벽 또는 높은 종횡비를 허용하는 경우 제조 난이도와 비용이 증가할 수 있습니다. 세라믹으로 디자인하기 이상적인 지오메트리와 실용적인 지오메트리 사이의 절충이 필요한 경우가 많습니다 SiC 제조 가능성.
  • 소결 후 가공을 최소화하기 위해 RBSiC와 같은 공정의 그물 모양에 가까운 성형 기능을 고려하세요.
• 가입 및 조립:
  • SiC를 다른 SiC 부품이나 다른 재료(금속, 기타 세라믹)에 접합하는 신뢰할 수 있는 방법을 개발하는 것이 중요합니다. 브레이징, 확산 본딩, 수축 피팅 또는 특수 접착제 등의 옵션이 있습니다. 조인트 설계는 작동 응력과 온도를 수용해야 합니다.
• 운영 환경 호환성:
  • SiC는 부식과 침식에 매우 강하지만, 극한 환경(예: 특정 용융 염, 초고속 미립자 흐름 또는 극한의 온도에서 특정 기체 대기)에서는 특정 SiC 등급 또는 보호 조치가 필요할 수 있습니다.
  • 원자력 에너지 애플리케이션에서 잠재적인 방사선 노출과 이것이 SiC 특성에 미치는 영향을 고려하세요.
• 공차 및 표면 마감:
  • 요구 사항이 엄격하면 가공 비용이 크게 증가하므로 필요한 공차 및 표면 마감만 지정합니다. 이러한 사양을 결정하는 기능적 요구 사항을 이해합니다.

이러한 고려 사항을 사전에 해결하여 견고하고 비용 효율적인 에너지 시스템용 SiC 부품을 개발하려면 시스템 설계자와 숙련된 SiC 제조업체 간의 초기 협업이 필수적입니다.

6. 에너지용 SiC 제조에서 달성 가능한 허용 오차, 표면 마감 및 정밀도

까다로운 에너지 애플리케이션에서 실리콘 카바이드 부품의 성능은 특정 치수 정확도와 표면 특성을 달성하는 데 달려 있는 경우가 많습니다. 제조업체 정밀 SiC 부품 이러한 엄격한 요구 사항을 충족하기 위해 다양한 기술을 활용합니다.

허용 오차:

달성 가능 SiC 가공 공차 은 SiC 등급, 부품 크기 및 복잡성, 사용된 제조 공정(초기 성형 및 소결 후 가공) 등 여러 요인에 따라 달라집니다.

• 소결된 공차: 프레스, 슬립 주조 또는 압출과 같은 공정으로 성형한 후 소결하는 부품의 경우 일반적인 공차는 치수의 ±0.5%에서 ±2% 범위일 수 있습니다. 반응 결합 SiC(RBSiC)는 SSiC에 비해 소성 중 수축이 적기 때문에 소결 공차가 더 엄격할 수 있습니다.
• 가공된 공차: 더 높은 정밀도가 필요한 애플리케이션의 경우 소결 후 가공(주로 다이아몬드 연삭)이 필요합니다. 정밀 연삭을 사용하면 공차가 훨씬 더 엄격해질 수 있습니다:
  • 표준 접지 공차: ±0.025mm ~ ±0.05mm(±0.001″ ~ ±0.002″)는 일반적으로 달성할 수 있는 공차입니다.
  • 고정밀 연삭: 공차가 ±0.005mm(±0.0002″) 또는 더 작고 덜 복잡한 부품의 중요 치수에 대해 더 엄격한 공차를 달성할 수 있지만 비용이 크게 증가합니다.

표면 마감:

그리고 실리콘 카바이드 표면 마감 는 마찰, 마모, 밀봉 기능 및 전기적 특성에 영향을 미치는 많은 에너지 애플리케이션에 매우 중요합니다.

• 소성/소결된 상태: 소결 부품의 표면 마감은 일반적으로 SiC 등급과 성형 방법에 따라 Ra 1.0µm ~ Ra 5.0µm(40~200µin) 범위에서 더 거칠어집니다.
• 지상 마감: 다이아몬드는 세라믹 연삭 는 일반적으로 Ra 0.2µm ~ Ra 0.8µm(8~32µin) 범위의 표면 마감을 구현할 수 있습니다. 이는 많은 동적 씰, 베어링 및 일반 기계 부품에 적합합니다.
• 랩핑 마감: 래핑 SiC 는 매우 매끄럽고 평평한 표면을 만들기 위해 미세 연마 슬러리를 사용합니다. 랩 마감은 일반적으로 Ra 0.05µm에서 Ra 0.2µm(2~8µin)까지 다양합니다. 이는 고성능 씰, 밸브 시트 및 일부 기판 애플리케이션에 필요한 경우가 많습니다.
• 광택 마감: 집광형 태양광 발전의 광학 부품이나 전력 소자 제조 시 에피택셜 성장이 필요한 기판과 같이 가장 까다로운 애플리케이션의 경우, SiC를 매우 미세한 마감(주로 Ra < 0.025µm(<1µin), 거울과 같은 품질에 근접합니다.

정밀 기능:

높은 정밀도를 달성하려면 엄격한 공차와 매끄러운 마감 이상의 것이 필요합니다. 그 이상을 포함합니다:

• 평탄도 및 평행도: 표면을 밀봉하고 부품을 결합하는 데 매우 중요합니다. 정밀 가공을 통해 작은 영역에서 미크론 또는 미크론 미만 범위의 평탄도 값을 얻을 수 있습니다.
• 원형 및 원통형: 샤프트 및 베어링과 같은 회전하는 부품에 중요합니다.
• 동심도 및 수직도: 정렬된 어셈블리에 필수적입니다.

이러한 사양이 비용에 미치는 영향은 상당합니다. 더 엄격한 공차와 더 미세한 표면 마감을 위해서는 더 광범위하고 정밀한 가공 작업, 특수 장비, 엄격한 품질 관리가 필요하며, 이 모든 것이 부품 비용 상승의 원인이 됩니다. 따라서 설계자는 비용 효율적인 솔루션을 보장하기 위해 애플리케이션에 진정으로 필요한 수준의 정밀도만 지정하는 것이 중요합니다.

7. 에너지 애플리케이션에서 SiC 성능 향상을 위한 필수 후처리

실리콘 카바이드의 고유한 특성은 인상적이지만, 다양한 세라믹 후처리 기술은 특정 에너지 애플리케이션에 맞게 SiC 부품을 맞춤화하여 성능, 내구성 및 신뢰성을 향상시키는 데 필수적인 경우가 많습니다. 이러한 단계를 통해 소결 또는 반응 결합된 SiC 블랭크가 기능성 고성능 부품으로 탈바꿈합니다.

• SiC 연삭: 이것은 SiC의 가장 일반적인 후처리 단계입니다. 경도가 매우 높기 때문에 다이아몬드 연마재가 필요합니다. 연마는 익숙합니다:
  • 소결 부품으로는 충족할 수 없는 정밀한 치수 공차를 달성하세요.
  • 홈, 모따기, 구멍, 복잡한 윤곽과 같은 특정 기하학적 특징을 만듭니다.
  • 소결 상태에 비해 표면 마감을 향상시킵니다.
• SiC 래핑: 매우 평평하고 매끄러운 표면이 필요한 애플리케이션의 경우 래핑이 사용됩니다. 이 공정은 SiC 부품과 래핑 플레이트 사이에 미세 연마 슬러리를 사용합니다. 이는 매우 중요합니다:
  • 기계식 씰과 밸브 시트는 밀폐를 보장하고 누출을 최소화합니다.
  • 마찰과 마모를 줄이기 위한 베어링 표면.
  • 높은 수준의 평탄도가 필요한 인쇄물.
• SiC 폴리싱: 폴리싱은 표면을 래핑하는 것보다 한 단계 더 다듬어 표면 거칠기(Ra)가 매우 낮은 거울 같은 마감을 구현합니다. 이는 매우 중요합니다:
  • 집중형 태양광 발전용 거울이나 고온 센서용 창문과 같은 에너지 시스템의 광학 부품.
  • 에피택셜 층 성장을 위해 표면의 완벽성이 가장 중요한 반도체 디바이스용 기판.
  • 에너지 연구에 사용되는 전문 과학 장비.
• 세척 및 순도 보장: 많은 에너지 애플리케이션, 특히 반도체 장치 제조(예: 전력 전자기기용 SiC 기판) 또는 고순도 화학 공정과 관련된 애플리케이션의 경우 엄격한 세척 절차가 필요합니다. 이를 통해 기계, 취급 또는 환경에서 오염 물질을 제거하여 최적의 성능을 보장하고 원치 않는 반응을 방지합니다.
• 가장자리 처리 / 모따기: SiC는 깨지기 쉬운 소재이기 때문에 날카로운 모서리는 칩핑이 발생하거나 응력 집중 지점으로 작용할 수 있습니다. 모서리의 모따기 또는 반경을 정밀하게 연마하면 부품의 견고성, 취급 안전성 및 파손 시작에 대한 내성이 향상됩니다.
• 코팅(선택 사항 및 애플리케이션별): SiC 자체는 저항성이 뛰어나지만 세라믹 코팅 를 적용하여 극한 환경의 특정 속성을 더욱 향상시킬 수 있습니다:
  • 환경 차단 코팅(EBC)은 첨단 가스 터빈이나 특정 화학 반응기와 같이 부식성이 강하거나 산화성이 높은 고온의 대기에서 추가적인 보호 기능을 제공할 수 있습니다.
  • 전도성 또는 저항성 코팅은 특정 센서 또는 가열 애플리케이션을 위해 표면 전기적 특성을 변경할 수 있습니다.
• 어닐링 (응력 완화): 경우에 따라, 특히 광범위한 가공 후 어닐링 단계(열처리)를 사용하여 연삭 중에 유도된 내부 응력을 완화하여 부품의 전반적인 강도와 안정성을 개선할 수 있습니다.

이러한 후처리 단계의 선택과 실행에는 전문적인 전문 지식과 장비가 필요합니다. 최신 에너지 시스템의 까다로운 성능 기준을 충족하는 부품을 얻으려면 이러한 기술에 능숙한 SiC 제조업체와 협력하는 것이 중요합니다.

8. 도전 과제 극복하기: 에너지용 SiC의 취성, 기계 가공 및 열 충격

실리콘 카바이드의 뛰어난 특성에는 취성, 가공 난이도, 특정 조건에서의 열 충격에 대한 취약성 등 많은 첨단 세라믹에 공통적으로 나타나는 고유한 과제가 있습니다. 에너지 애플리케이션에 SiC를 성공적으로 배포하려면 다음과 같은 문제를 이해하고 완화해야 합니다 세라믹 소재의 도전 과제.

SiC 취성:

SiC는 다른 세라믹과 마찬가지로 소성 변형이 거의 또는 전혀 없이 파손되는 취성 파단 거동을 보입니다. 이는 파손되기 전에 변형되어 에너지를 흡수하는 연성 금속과는 대조적입니다.

• 완화 전략:
  • 세라믹 원리를 위한 디자인: 넉넉한 반경과 필렛을 사용하여 날카로운 모서리와 응력 집중을 방지합니다. 가능한 경우 장력이나 굽힘이 아닌 압축 상태로 하중을 받도록 구성 요소를 설계합니다. 균일한 응력 분포를 보장합니다.
  • 재료 선택: 모든 SiC는 부서지기 쉽지만, 일부 등급(예: 특정 미세 구조 또는 강화 첨가제가 있는 경우, 순수 SiC에서는 덜 일반적이지만)은 약간 더 나은 파단 인성을 제공할 수 있습니다. 그러나 설계가 가장 중요한 완화책입니다.
  • 표면 마감 및 가장자리 처리: 표면이나 가장자리의 결함, 긁힘 또는 칩은 균열이 시작되는 지점으로 작용할 수 있습니다. 적절한 연마, 연마 및 모서리 모따기를 통해 유효 강도를 향상시킬 수 있습니다.
  • 검증 시험: 중요한 응용 분야의 경우, 부품은 예상 서비스 응력보다 높은 응력 수준으로 내구 시험을 수행하여 치명적인 결함이 있는 부품을 제거할 수 있습니다.

실리콘 카바이드 가공 복잡성:

SiC는 다이아몬드와 탄화붕소 다음으로 경도가 높기 때문에 소결 후 정밀한 모양으로 가공하는 것이 매우 어렵고 비용이 많이 듭니다.

• 완화 전략:
  • 고급 가공 기술: 다이아몬드 연삭이 주요 방법입니다. 다른 기술로는 일부 전도성 SiC 등급(예: 충분한 유리 실리콘이 있는 RBSiC)을 위한 방전 가공(EDM), 초음파 가공, 특정 피처 또는 얇은 섹션을 위한 레이저 가공이 있습니다. 이러한 기술은 전문적이며 비용이 많이 들 수 있습니다.
  • 그물에 가까운 모양 형성: 사출 성형(작고 복잡한 부품의 경우), 슬립 캐스팅 또는 고급 프레스 기술과 같은 제조 공정을 활용하여 연삭에 필요한 재료 제거량을 최소화하면서 최종 원하는 모양에 최대한 가깝게 부품을 생산합니다. 이는 특히 RBSiC와 관련이 있습니다.
  • 제조 가능성을 위한 디자인(DFM): 가능한 경우 설계를 단순화합니다. 가공 피처의 수를 최소화하고 공차와 표면 마감을 필요 이상으로 엄격하지 않게 지정합니다. SiC 제조업체와 조기에 협의하는 것이 중요합니다.

SiC 열 충격 저항:

열충격은 급격한 온도 변화로 인해 재료의 강도를 초과하는 내부 응력이 발생하여 균열이 발생할 때 발생합니다. SiC는 일반적으로 열전도율이 높고 열팽창이 상대적으로 낮기 때문에 열충격 저항성이 우수하지만, 특히 SSiC와 같은 고밀도 등급의 경우 심한 과도 상태에서 열충격으로부터 자유롭지 못합니다.

• 완화 전략:
  • 재료 선택: 재결정화 SiC(RSiC)와 같은 다공성 등급 또는 일부 반응 결합 SiC(RBSiC)와 같은 특정 미세 구조를 가진 등급은 균열 전파를 억제하거나 열 변형을 수용할 수 있는 메커니즘으로 인해 고밀도 소결 SiC(SSiC)보다 열 충격 저항성이 더 우수한 경우가 많습니다.
  • 컴포넌트 디자인: 열 구배를 악화시킬 수 있는 두꺼운 단면과 급격한 단면의 변화를 피하세요. 시스템 작동이 허용하는 경우 점진적인 온도 변화를 위해 설계합니다.
  • 시스템 운영 절차: SiC 부품의 온도 변동이 큰 애플리케이션에서 제어된 가열 및 냉각 속도를 구현하세요.
  • 유한 요소 분석(FEA): FEA를 사용하여 예상 작동 과도 상태의 열 응력을 모델링하여 고응력 영역을 식별하고 설계 또는 재료 선택을 최적화합니다.

신중한 재료 선택, 견고한 부품 설계, 첨단 제조 기술 및 제어된 작동 조건을 통해 이러한 문제를 해결함으로써 다음과 같은 위험을 줄일 수 있습니다 siC 장애 완화 를 크게 줄일 수 있어 에너지 부문에서 SiC의 이점을 충분히 활용할 수 있습니다.

9. SiC 공급업체 선택하기: 에너지 프로젝트를 위한 전략적 결정

올바른 선택 실리콘 카바이드 공급업체 에너지 프로젝트의 성공, 신뢰성, 비용 효율성에 큰 영향을 미칠 수 있는 중요한 단계입니다. 이상적인 파트너는 단순한 구성 요소 그 이상을 제공하며, 에너지 부문의 까다로운 요구 사항에 맞는 전문 지식, 품질 보증 및 강력한 제조 역량을 제공합니다.

평가 시 고려해야 할 주요 요소 맞춤형 SiC 제조업체:

• 기술적 역량 및 전문 지식:
  • SiC 재료 과학과 다양한 등급에 대한 깊은 이해.
  • 소재 개발 또는 최적화를 위한 사내 R&D 역량.
  • 세라믹 부품의 제조 가능성 설계(DFM)에 대한 숙련도.
  • 프로토타이핑 속도와 고급 테스트 기능을 제공합니다.
• 재료 옵션 및 품질 관리:
  • 다양한 에너지 애플리케이션에 적합한 포괄적인 SiC 등급 포트폴리오를 제공합니다.
  • 원자재 검사부터 최종 제품 검증까지 엄격한 품질 관리 프로세스(예: ISO 인증, 자재 추적성)를 거칩니다.
  • 배치마다 일관된 재료 특성 및 구성 요소 성능을 유지합니다.
• 제조 능력 및 확장성:
  • 최첨단 성형, 소결 및 정밀 가공 장비.
  • 반복 가능한 품질을 보장하는 강력한 프로세스 제어.
  • 프로토타입에서 전체 생산량으로 확장할 수 있는 용량.
  • 복잡한 형상과 엄격한 허용 오차에 대한 경험.
• 에너지 분야에서의 경험:
  • 유사한 에너지 애플리케이션에 SiC 부품을 공급한 검증된 실적을 보유하고 있습니다.
  • 특정 산업 표준 및 운영상의 어려움(예: 고전압, 고온, 부식성 환경)에 대한 이해.
  • 관련 사례 연구 또는 참고 자료를 제공할 수 있는 능력. 다음 중 일부를 참조하세요 과거 프로젝트.
• 지원 및 협업:
  • 설계 단계부터 엔지니어링 팀과 긴밀하게 협업할 의지가 있어야 합니다.
  • 응답성이 뛰어난 고객 서비스 및 기술 지원.
  • 리드 타임 및 프로젝트 상태에 대한 투명한 커뮤니케이션.

공급업체를 평가할 때, 특히 다음과 같은 경우 맞춤형 실리콘 카바이드 부품글로벌 우수 센터를 고려하는 것은 매우 유익할 수 있습니다. 예를 들어, 중국의 웨이팡시는 다음을 위한 중요한 허브로 부상했습니다 SiC 웨이팡 중국 맞춤형 부품 제조, 40개 이상의 SiC 제품 호스팅