О кремнии

О кремнии

Кремний — твердое и хрупкое кристаллическое твердое вещество с серо-голубым металлическим блеском, это четырехвалентный металлоид и полупроводник.

Резюме

Элемент Кремний
Атомный номер 14
Категория элемента Металлоиды
Фаза на СТП Твердый
Плотность 2,33 г / см3
Предел прочности на растяжение 170 МПа
Предел текучести 165 МПа
Модуль упругости Юнга 150 ГПа
Шкала Мооса 7
Твердость по Бринеллю 2300 МПа
Твердость по Виккерсу Нет данных
Температура плавления 1410 ° С
Точка кипения 3265 ° С
Теплопроводность 148 Вт / мК
Коэффициент теплового расширения 2,6 мкм / мК
Удельная теплоемкость 0,71 Дж / г · К
Теплота плавления 50,55 кДж / моль
Теплота испарения 384,22 кДж / моль
Удельное электрическое сопротивление [наноомметр] 2.3E12
Магнитная восприимчивость -3,9e-6 см ^ 3 / моль

Применение кремния

Большая часть кремния используется в промышленности без очистки и, действительно, часто с относительно небольшой переработкой его естественной формы. Кремний — жизненно важный ингредиент в сплавах алюминия, стали и железа. Добавляется как флюс для медных сплавов. В виде глины и песка он используется для производства кирпича и бетона; это ценный огнеупорный материал для высокотемпературных работ, например, формовочные пески для отливок в литейном производстве. Диоксид кремния используется для изготовления огнеупорного кирпича, тип керамики. Силикатные минералы также входят в состав белой керамики, важного класса продуктов, обычно содержащих различные типы минералов обожженной глины (природные филлосиликаты алюминия). Примером может служить фарфор на основе силикатного минерала каолинита. Традиционное стекло (натриево-кальциевое стекло на основе диоксида кремния) также действует во многом аналогичным образом, а также используется для окон и контейнеров. Сверхчистый металлический кремний и сверхчистый кремний с добавками (легирование бором, фосфором, галлием или мышьяком) используются в солнечных элементах, транзисторах и полупроводниках.

Кремний-приложения

Производство и цена кремния

Цены на сырье меняются ежедневно. Они в первую очередь обусловлены спросом, предложением и ценами на энергию. В 2019 году цены на чистый кремний составляли около 500 долларов за кг.

Кремний занимает второе место после кислорода и является самым распространенным элементом земной коры. Он содержится в горных породах, песках, глинах и почвах в сочетании либо с кислородом в виде диоксида кремния, либо с кислородом и другими элементами в виде силикатов. Соединения кремния также содержатся в воде, в атмосфере, во многих растениях и даже у некоторых животных. Кремний чистотой 96–99% получают восстановлением кварцита или песка высокочистым коксом. Восстановление проводят в дуговой электропечи.

Кремний-периодическая таблица

 

Механические свойства кремния

Кремний-механические-свойства-прочность-твердость-кристаллическая структура

Прочность кремния

В механике материалов прочность материала — это его способность выдерживать приложенную нагрузку без разрушения или пластической деформации. Прочность материалов в основном учитывает взаимосвязь между внешними нагрузками, приложенными к материалу, и возникающей в результате деформацией или изменением размеров материала. При проектировании конструкций и машин важно учитывать эти факторы, чтобы выбранный материал имел достаточную прочность, чтобы противостоять приложенным нагрузкам или силам, и сохранять свою первоначальную форму. Прочность материала — это его способность выдерживать эту приложенную нагрузку без разрушения или пластической деформации.

Что касается растягивающего напряжения, способность материала или конструкции выдерживать нагрузки, стремящиеся к удлинению, известна как предел прочности при растяжении (UTS). Предел текучести или предел текучести — это свойство материала, определяемое как напряжение, при котором материал начинает пластически деформироваться, тогда как предел текучести — это точка, в которой начинается нелинейная (упругая + пластическая) деформация.

 

Предел прочности на разрыв кремния

Предел прочности на разрыв кремния составляет 170 МПа.

Предел текучести кремния

Предел текучести кремния  составляет 165 МПа.

Модуль упругости кремния

Модуль упругости кремния по Юнга составляет 165 МПа.

Твердость кремния

В материаловедении  твердость  — это способность выдерживать  вдавливание поверхности  ( локализованную пластическую деформацию ) и  царапины . Испытание на твердость по Бринеллю  — одно из испытаний на твердость при вдавливании, разработанное для определения твердости. В испытаниях по Бринеллю твердый  сферический индентор  под определенной нагрузкой вдавливается в поверхность испытываемого металла.

Твердость кремния по Бринеллю составляет примерно 2300 МПа.

Метод определения твердости по Виккерсу был разработан Робертом Л. Смитом и Джорджем Э. Сандлендом в компании Vickers Ltd в качестве альтернативы методу Бринелля для измерения твердости материалов. Метод определения  твердости по Виккерсу также может использоваться в качестве метода испытания на микротвердость , который в основном используется для небольших деталей, тонких сечений или глубинных работ.

Твердость кремния по Виккерсу составляет приблизительно N / A.

Твердость к царапинам — это мера устойчивости образца к постоянной пластической деформации из-за трения о острый предмет. Наиболее распространенной шкалой для этого качественного теста является шкала Мооса , которая используется в минералогии. Шкала твердости минерала Мооса основана на способности одного природного образца минерала поцарапать другой минерал визуально.

Кремний имеет твердость примерно 7.

 

Кремний — кристаллическая структура

Возможная кристаллическая структура  кремния  —  гранецентрированная кубическая структура алмаза  .

кристаллические структуры - FCC, BCC, HCP

В металлах и во многих других твердых телах атомы расположены в регулярные массивы, называемые кристаллами. Кристаллическая решетка — это повторяющийся узор из математических точек, который простирается по всему пространству. Это повторение вызывают силы химической связи. Именно этот повторяющийся узор контролирует такие свойства, как прочность, пластичность, плотность, проводимость (свойство проводить или передавать тепло, электричество и т. Д.) И форму. Существует 14 основных типов таких узоров, известных как решетки Браве.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *