1 Karbon/karbon termal sahə materiallarında silisium karbid örtüyünün tətbiqi və tədqiqat tərəqqisi
1.1 Tiqlin hazırlanmasında tətbiq və tədqiqatın gedişi
Təkkristal istilik sahəsində,karbon/karbon potaəsasən silisium materialı üçün daşıyıcı qab kimi istifadə olunur və ilə təmasda olurkvars pota, Şəkil 2-də göstərildiyi kimi. Karbon/karbon tigesinin işləmə temperaturu təqribən 1450℃-dir, bərk silikon (silikon dioksid) və silikon buxarının ikiqat aşınmasına məruz qalır və nəhayət tige nazikləşir və ya halqa çatına malikdir. , tigelin sıradan çıxması ilə nəticələnir.
Kimyəvi buxar keçirmə prosesi və in-situ reaksiyası ilə kompozit örtüklü karbon/karbon kompozit tige hazırlanmışdır. Kompozit örtük silisium karbid örtüyündən (100~300μm), silikon örtükdən (10~20μm) və silikon nitrid örtüyündən (50~100μm) ibarət olub, bu da karbon/karbon kompozitinin daxili səthində silikon buxarının korroziyasını effektiv şəkildə maneə törədə bilər. pota. İstehsal prosesində, kompozit örtüklü karbon/karbon kompozit pota itkisi hər bir soba üçün 0,04 mm-dir və xidmət müddəti 180 soba vaxtına çata bilər.
Tədqiqatçılar yüksək temperaturda sinterləmə zamanı xammal kimi silikon dioksid və silikon metaldan istifadə edərək müəyyən temperatur şəraitində və daşıyıcı qazın qorunması altında karbon/karbon kompozit tigesinin səthində vahid silisium karbid örtüyü yaratmaq üçün kimyəvi reaksiya metodundan istifadə ediblər. soba. Nəticələr göstərir ki, yüksək temperaturla müalicə nəinki sic örtüyünün saflığını və möhkəmliyini yaxşılaşdırır, həm də karbon/karbon kompozitinin səthinin aşınma müqavimətini əhəmiyyətli dərəcədə yaxşılaşdırır və tige səthinin SiO buxarı ilə korroziyasının qarşısını alır. və monokristal silisium sobasında uçucu oksigen atomları. Tigelin xidmət müddəti sic örtüyü olmayan tige ilə müqayisədə 20% artır.
1.2 Axın bələdçi borusunda tətbiq və tədqiqatın gedişi
Bələdçi silindr tigenin üstündə yerləşir (Şəkil 1-də göstərildiyi kimi). Kristal çəkmə prosesində sahənin daxilində və xaricində temperatur fərqi böyükdür, xüsusilə alt səth ərimiş silikon materialına ən yaxındır, temperatur ən yüksəkdir və silikon buxarının korroziyası ən ciddidir.
Tədqiqatçılar bələdçi boru antioksidləşmə örtüyü və hazırlanması metodunun sadə prosesi və yaxşı oksidləşmə müqavimətini icad etdilər. Əvvəlcə bələdçi borunun matrisində silisium karbid bığının bir təbəqəsi in-situ yetişdirildi və sonra sıx bir silisium karbid xarici təbəqəsi hazırlanmışdır ki, matrisa ilə sıx silisium karbid səthi təbəqəsi arasında SiCw keçid təbəqəsi meydana gəldi. , Şəkil 3-də göstərildiyi kimi. İstilik genişlənmə əmsalı matris və silisium karbid arasında idi. İstilik genişlənmə əmsalının uyğunsuzluğu nəticəsində yaranan istilik gərginliyini effektiv şəkildə azalda bilər.
Təhlil göstərir ki, SiCw tərkibinin artması ilə örtükdəki çatların ölçüsü və sayı azalır. 1100 ℃ havada 10 saat oksidləşmədən sonra örtük nümunəsinin çəki itkisi dərəcəsi yalnız 0,87% ~ 8,87% təşkil edir və silikon karbid örtüyünün oksidləşmə müqaviməti və termal şok müqaviməti çox yaxşılaşdırılır. Bütün hazırlıq prosesi kimyəvi buxarın çökməsi ilə davamlı olaraq tamamlanır, silisium karbid örtüyünün hazırlanması çox sadələşdirilir və bütün burunun hərtərəfli performansı gücləndirilir.
Tədqiqatçılar czohr monokristal silisium üçün qrafit bələdçi borusunun matrisin möhkəmləndirilməsi və səthinin örtülməsi üsulunu təklif etdilər. Alınan silisium karbid məhlulu fırça və ya sprey örtük üsulu ilə 30~50 μm qalınlığı olan qrafit bələdçi borusunun səthinə bərabər şəkildə örtülmüş və sonra yerində reaksiya üçün yüksək temperaturlu sobaya qoyulmuşdur, reaksiya temperaturu 1850 ~ 2300 ℃ idi və istilik qorunması 2 ~ 6 saat idi. SiC xarici təbəqəsi 24 düym (60,96 sm) tək kristal böyümə sobasında istifadə edilə bilər və istifadə temperaturu 1500 ℃-dir və 1500 saatdan sonra qrafit bələdçi silindrinin səthində çatlama və düşmə tozunun olmadığı aşkar edilmişdir. .
1.3 İzolyasiya silindrinin tətbiqi və tədqiqat tərəqqisi
Monokristal silikon termal sahə sisteminin əsas komponentlərindən biri kimi, izolyasiya silindri əsasən istilik itkisini azaltmaq və istilik sahəsi mühitinin temperatur gradientini idarə etmək üçün istifadə olunur. Bir kristal sobanın daxili divar izolyasiya təbəqəsinin dəstəkləyici hissəsi kimi, silikon buxar korroziyası məhsulun şlakların düşməsinə və çatlamasına səbəb olur ki, bu da nəticədə məhsulun sıradan çıxmasına səbəb olur.
C/C-sic kompozit izolyasiya borusunun silikon buxarının korroziyaya davamlılığını daha da artırmaq üçün tədqiqatçılar hazırlanmış C/C-sic kompozit izolyasiya borusu məhsullarını kimyəvi buxar reaksiya sobasına qoydular və üzərində sıx silisium karbid örtüyü hazırladılar. kimyəvi buxar çökdürmə prosesi ilə C/C-sic kompozit izolyasiya borusu məhsullarının səthi. Nəticələr göstərir ki, proses C/C-sic kompozitinin nüvəsində karbon lifinin silikon buxarı ilə korroziyasını effektiv şəkildə maneə törədə bilər və silikon buxarının korroziyaya davamlılığı karbon/karbon kompoziti ilə müqayisədə 5-10 dəfə artır. və izolyasiya silindrinin xidmət müddəti və istilik sahəsi mühitinin təhlükəsizliyi çox yaxşılaşdırılır.
2. Nəticə və perspektiv
Silikon karbid örtükyüksək temperaturda əla oksidləşmə müqavimətinə görə karbon/karbon termal sahə materiallarında getdikcə daha çox istifadə olunur. Monokristal silisium istehsalında istifadə olunan karbon/karbon istilik sahəsi materiallarının artan ölçüsü ilə, termal sahə materiallarının səthində silikon karbid örtüyünün vahidliyini necə yaxşılaşdırmaq və karbon/karbon termal sahə materiallarının xidmət müddətini yaxşılaşdırmaq aktual problemə çevrildi. həll etmək.
Digər tərəfdən, monokristal silisium sənayesinin inkişafı ilə yüksək təmiz karbon/karbon istilik sahəsi materiallarına tələbat da artır və SiC nanolifləri də reaksiya zamanı daxili karbon liflərində yetişdirilir. Təcrübələrlə hazırlanmış C/ C-ZRC və C/ C-sic ZrC kompozitlərinin kütləvi ablasyon və xətti ablasiya dərəcələri müvafiq olaraq -0,32 mq/s və 2,57 μm/s təşkil edir. C/ C-sic -ZrC kompozitlərinin kütlə və xətt ablasyon dərəcələri müvafiq olaraq -0,24 mq/s və 1,66 μm/s təşkil edir. SiC nanolifləri olan C/C-ZRC kompozitləri daha yaxşı ablativ xüsusiyyətlərə malikdir. Daha sonra müxtəlif karbon mənbələrinin SiC nanoliflərinin böyüməsinə təsiri və C/C-ZRC kompozitlərinin ablativ xüsusiyyətlərini gücləndirən SiC nanoliflərinin mexanizmi öyrəniləcək.
Kimyəvi buxar keçirmə prosesi və in-situ reaksiyası ilə kompozit örtüklü karbon/karbon kompozit tige hazırlanmışdır. Kompozit örtük silisium karbid örtüyündən (100~300μm), silikon örtükdən (10~20μm) və silikon nitrid örtüyündən (50~100μm) ibarət olub, bu da karbon/karbon kompozitinin daxili səthində silikon buxarının korroziyasını effektiv şəkildə maneə törədə bilər. pota. İstehsal prosesində, kompozit örtüklü karbon/karbon kompozit pota itkisi hər bir soba üçün 0,04 mm-dir və xidmət müddəti 180 soba vaxtına çata bilər.
Göndərmə vaxtı: 22 fevral 2024-cü il