Mi a szilícium sűrűsége? 2,33 g/cm³ Magyarázat

Ha 2,33 g/cm³ szilícium-sűrűséget lát, az a fontos feltétel, hogy ez a szobahőmérséklethez közeli szilárd kristályos szilíciumra vonatkozik.

Ipari célraipari szilícium, ez a szám hasznos magának az anyagnak a megértéséhez, de nem árulja el közvetlenül, hogy egy zacskó, garat vagy laza szilíciumcsomókat tartalmazó tartály mennyi helyet foglal el.

Szobahőmérsékleten a kristályos szilícium sűrűsége körülbelül:

A két közös egység közötti átalakítás egyszerű:

A közzétett értékek kis eltérései a hőmérsékletből, a tisztaságból, a kristályhibákból vagy a mérési körülményekből adódhatnak. Általános mérnöki munkáknál 2,33 g/cm³ a ​​standard szobahőmérséklet{2}}referencia.

A szilícium sűrűségét mind az atomtömege, mind a szilíciumatomok kristályban való elrendezése határozza meg.

A szilícium atomtömege körülbelül 28,09 g/mol, és agyémánt köbös kristályszerkezetnormál körülmények között.

Ebben a szerkezetben minden szilíciumatom tetraéderes kötéssel kapcsolódik négy szomszédos szilíciumatomhoz. Az elrendezés viszonylag nyitott, összehasonlítva a sok közönséges fémben található, szorosabban tömörített szerkezetekkel.

Ez segít megmagyarázni, hogy a szilícium, annak ellenére, hogy fémesnek tűnik,{0}} miért kisebb sűrűségű, mint sok szerkezeti fémé.

Hogyan határozza meg a kristályszerkezet a szilícium sűrűségét?

Kristályos anyag esetén az elméleti sűrűség összefüggésbe hozható a kristálycellában lévő atomok számával, az atomtömeggel és az egységnyi -sejttérfogattal:

A kristályos szilícium esetében a gyémánt köbös elrendezés nyolc szilícium atomot helyez el a hagyományos egységcellában. A szilícium atomtömegével és a rácsméretekkel kombinálva ez az ismerős sűrűséget 2,33 g/cm³ közelében adja szobahőmérsékleten.

A lényeg az, hogy a sűrűséget nem csak az atomtömeg határozza meg. Az atomok távolsága és elrendezése is számít.

Igen. A 2,33 g/cm³ érték szobahőmérséklet{2}}referencia a kristályos szilárd szilícium esetében. A hőmérséklet, a fázis és a belső szerkezet megváltoztathatja a sűrűséget.

Hogyan befolyásolja a hőmérséklet a szilícium sűrűségét?

A szilárd szilícium melegítése során kristályrácsa kitágul. Ugyanaz a tömeg ekkor valamivel nagyobb térfogatot foglal el, így a szilárd szilícium sűrűsége általában csökken a hőmérséklet emelkedésével.

Mérnöki számításokhoz, ahol a hőmérséklet messze a szobahőmérséklet felett van, a szobahőmérséklet{0}}értékének korrekció nélküli használata hibát okozhat.

Mi a szilárd és olvadt szilícium sűrűsége?

A szilícium olvadáskor a legtöbb szokásos fémtől eltérően viselkedik.

A folyékony szilícium az olvadáspontja közelében vansűrűbb, mint a szilárd kristályos szilícium. A folyadék sűrűsége a hőmérséklettől és a mérési körülményektől függően nagyjából 2,5-2,6 g/cm³ körül van az olvadási tartomány közelében.

Ez azt jelenti, hogy a szilícium összehúzódik, amikor megolvad, és kitágul, amikor megszilárdul, ami ellentétes a sok közönséges fémnél tapasztalt viselkedéssel.

A kristályos és amorf szilícium megváltoztatja a sűrűséget?

Igen. Az amorf szilíciumnak nem ugyanaz a hosszú -hatótávolságú gyémánt köbös kristályszerkezete, mint a kristályos szilíciumnak.

Sűrűsége ezért kissé eltérhet, és jobban függ a leválasztási módszertől, a hidrogéntartalomtól, a porozitástól és a feldolgozási körülményektől is.

A hagyományos szilícium fémrög számításoknál a 2,33 g/cm³ referencia általában kristályos elemi szilíciumra vonatkozik, nem pedig vékony amorf szilícium filmre.

A szennyeződések és hibák megváltoztatják a szilícium sűrűségét?

Megtehetik, bár a hatás mennyiségüktől és eloszlásuktól függ.

Az ipari szilícium fém kémiailag nem azonos az ultra-nagy-tisztaságú félvezető szilíciummal. A kereskedelmi minőségek szabályozott mennyiségben tartalmaznak Fe, Al, Ca és egyéb elemeket.

A kristályhibák, pórusok, zárványok és szennyeződések kissé megváltoztathatják a mért sűrűséget. A legtöbb ipari vitában azonban ezek a hatások sokkal kisebbek, mint a különbségvalódi anyagsűrűségéstérfogatsűrűség.

Ez a megkülönböztetés különösen fontos, ha ipari szilíciumfém csomókkal dolgozik.

Aa szilícium valódi sűrűségeleírja a tömeget osztva magának a szilícium anyagnak a tényleges térfogatával.

Aszilícium fémcsomók térfogatsűrűségea tömeg osztva egy laza anyaghalom teljes térfogatával, beleértve az egyes csomók közötti üres tereket.

Mivel a laza szilíciumfém csomók nem tudják kitölteni a tartály minden részét, térfogatsűrűségüknek kisebbnek kell lennie, mint a 2,33 g/cm³ valós anyagsűrűség.

Mi szabályozza a szilícium fémdarabok térfogatsűrűségét?

A térfogatsűrűség nem egy rögzített anyagállandó. Ez a szállítmány fizikai állapotával változik.

A fontos változók a következők:

• Részecskeméret:A 10-50 mm-es és az 50-100 mm-es anyagok nem feltétlenül csomagolnak egyformán.
• Méret eloszlás:kisebb darabok kitölthetik a nagyobb csomók közötti terek egy részét.
• Csomó alakja:a szögletes és szabálytalan darabok különböző üregeket hoznak létre.
• A bírság tartalma:a bírságok jelentősen megváltoztathatják a csomagolási viselkedést.
• Tömörítés és vibráció:szállítás vagy kezelés lehetővé teheti a laza anyag leülepedését.

Emiatt nem javasoljuk, hogy a szilíciumfém szállítmány térfogatát úgy számítsuk ki, hogy minden köbméter 2330 kg laza csomót tartalmaz.

Ha a tényleges térfogatsűrűség fontos a siló, zsák vagy garat kialakítása szempontjából, akkor azt a megfelelő minőség és részecskeméret-eloszlás alapján kell mérni.

A szilícium sűrűsége akkor válik hasznossá, ha a tömeget térfogatra kell konvertálni, vagy ha a berendezés kapacitása az anyag által elfoglalt helytől függ.

Szilícium sűrűség tömeg- és térfogatszámításokhoz

Szilárd szilikon darabhoz:

A 2330 kg/m³ használata megfelelő, ha magának a szilárd kristályos szilíciumnak az elméleti térfogatát számítja ki.

Ez nem automatikusan megfelelő egy laza halom szilíciumfém csomókhoz.

Szilícium térfogatsűrűség kezeléshez és csomagoláshoz

Az ipari csomagolás, a garatkapacitás és az anyagmozgatás esetében gyakran a térfogatsűrűség a praktikusabb érték.

Például két, azonos nettó tömegű szilíciumfém-szállítmány eltérő térfogatot foglalhat el, ha az egyik szélesebb szemcse{0}}méret-eloszlást vagy több finomszemcsét tartalmaz.

Ezért a részecskeméret és a finomszemcsék szabályozása nem csak a kemence töltésénél, hanem a csomagolási és tárolási viselkedésnél is számíthat.

A szilícium sűrűsége és a szilícium fém specifikációi

A sűrűség ritkán a fő elfogadási paraméter a hagyományos kohászati ​​szilícium fémeknél. A kémiai összetétel és a részecskeméret általában fontosabbak a vásárlási specifikációban.

Például az 553-as, 441-es, 421-es, 3303-as és 2202-es minőségeket általában elsősorban a szabályozott szennyeződési szint különbözteti meg, nem pedig a szilícium belső sűrűségének nagy változásai.

Megtekintheti a mi Silicon Metal 553 vs 441 összehasonlítás hogy megtudja, hogyan befolyásolják a minőségválasztást a Fe, Al, Ca és az alkalmazási követelmények.

Egy másik kereskedelmi specifikációra vonatkozó hivatkozásért lásd a mi Silicon Metal 421 specifikáció .

A szilíciumfém-ellátási munkánk során a szállítás előtt megerősítjük a kívánt minőséget, kémiai összetételt, részecskeméretet és tétel-COA-t. Ha az ömlesztett sűrűség kritikus az etető-, siló- vagy csomagolórendszere szempontjából, akkor azt külön fizikai követelményként kell meghatározni, ahelyett, hogy az elméleti szilícium-sűrűségből kellene feltételezni.