Что такое металлический кремний?

Что такое металлический кремний?

Металлический кремний, также известный как промышленный кремний или кристаллический кремний (crystalline silicon), является основным промышленным сырьём. Он производится путём плавки кварцита и других материалов в дуговой печи с использованием углеродных восстановителей. Данный процесс позволяет получить кремний чистотой обычно от 97% до 99,8%. Он представляет собой тёмно-серое твёрдое вещество с металлическим блеском, твёрдое и хрупкое, обладает высокой температурой плавления, хорошей термостойкостью, высоким удельным электрическим сопротивлением и высокой устойчивостью к окислению.

Металлический кремний обладает рядом важных свойств, которые делают его незаменимым в различных отраслях промышленности:

· Высокая температура плавления и хорошая термостойкость: способен выдерживать высокие температуры, что делает его пригодным для применения в условиях высокой тепловой нагрузки.
· Высокое удельное электрическое сопротивление: обладает высоким электрическим сопротивлением, что имеет ключевое значение для его применения в полупроводниковых устройствах. Удельное сопротивление может варьироваться в зависимости от чистоты и содержания примесей, что влияет на его проводимость.
· Химическая стабильность: Обладает хорошей устойчивостью к реакциям в различных химических и высокотемпературных средах, что важно для его применения в химическом синтезе и материаловедении.

Металлический кремний классифицируется на различные марки в зависимости от содержания примесей, таких как железо (Fe), алюминий (Al) и кальций (Ca). Общие модели включают:

Модель Fe ≤ (%) Al ≤ (%) Ca ≤ (%)
1101 0.1 0.1 0.01
1501 0.15 0.15 0.01
2202 0.2 0.2 0.02
3303 0.3 0.3 0.03
411 0.4 0.1 0.1
421 0.4 0.2 0.1
441 0.4 0.4 0.1
553 0.5 0.5 0.3

Применение металлического кремния очень широко:
· Алюминиевые сплавы: это основной легирующий элемент, повышающий прочность, текучесть и коррозионную стойкость алюминиевых сплавов, широко используется в автомобильной и аэрокосмической промышленности.
· Органическая кремнийорганическая промышленность: это ключевое сырьё для производства кремнийорганических мономеров и полимеров, из которых изготавливают силиконы, смолы, масла, резину, смазки и гидроизоляционные средства.
· Полупроводниковая и электронная промышленность: высокочистый кремний необходим для изготовления полупроводников, интегральных схем, транзисторов и солнечных элементов, составляя основу информационной эпохи.
· Химическая промышленность: его химическая стабильность делает его подходящим для производства различных кремнийсодержащих химических веществ и устойчивых к коррозии материалов.
· Металлургическая промышленность: используется как раскислитель и легирующая добавка для улучшения качества и эксплуатационных характеристик стали.

В заключение, металлический кремний является универсальным и незаменимым материалом, играющим важную роль в современной металлургии, химической промышленности и электронике, что обусловлено его уникальными физическими и химическими свойствами.