1 Прагрэс прымянення і даследаванняў карбіду крэмнію ў вугляродных/вугляродных матэрыялах цеплавога поля
1.1 Прагрэс прымянення і даследаванняў у падрыхтоўцы тыгля
У монакрышталічным цеплавым полівугляродны/вугляродны тыгельу асноўным выкарыстоўваецца ў якасці ёмістасці для крамянёвага матэрыялу і знаходзіцца ў кантакце зкварцавы тыгель, як паказана на малюнку 2. Працоўная тэмпература вугляроднага/вугляроднага тыгля складае каля 1450℃, які падвяргаецца падвойнай эрозіі цвёрдага крэмнію (дыяксіду крэмнія) і пароў крэмнія, і, нарэшце, тыгель становіцца тонкім або мае кальцавую расколіну, што прыводзіць да выхаду з ладу тыгля.
Кампазітнае пакрыццё з вугляроду/вугляроднага кампазітнага тыгля было падрыхтавана з дапамогай працэсу хімічнай парапранікальнасці і рэакцыі на месцы. Кампазітнае пакрыццё складалася з карбіду крэмнію (100~300μм), крэмніевае пакрыццё (10~20μм) і пакрыццё з нітрыду крэмнія (50~100μм), які можа эфектыўна перашкаджаць карозіі пароў крэмнію на ўнутранай паверхні вугляроднага/вугляроднага кампазітнага тыгля. У працэсе вытворчасці страты вугляроднага/вугляроднага кампазітнага тыгля з кампазітным пакрыццём складаюць 0,04 мм на печ, а тэрмін службы можа дасягаць 180 раз у печы.
Даследчыкі выкарыстоўвалі метад хімічнай рэакцыі для атрымання аднастайнага пакрыцця з карбіду крэмнію на паверхні вугляроднага кампазітнага тыгля пры пэўных тэмпературных умовах і абароне газу-носьбіта, выкарыстоўваючы дыяксід крэмнія і металічны крэмній у якасці сыравіны ў працэсе высокатэмпературнага спякання. печ. Вынікі паказваюць, што высокатэмпературная апрацоўка не толькі паляпшае чысціню і трываласць лакавага пакрыцця, але і значна павышае зносаўстойлівасць паверхні вугляроднага/вугляроднага кампазіта і прадухіляе карозію паверхні тыгля парамі SiO і лятучыя атамы кіслароду ў печы монакрышталічнага крэмнію. Тэрмін службы тыгля павялічваецца на 20% у параўнанні з тыглям без пакрыцця.
1.2 Прагрэс прымянення і даследаванняў у накіравальнай трубцы
Накіроўвалы цыліндр размешчаны над тыглям (як паказана на малюнку 1). У працэсе выцягвання крышталя розніца тэмператур паміж унутраным і знешнім полем вялікая, асабліва ніжняя паверхня бліжэй за ўсё да расплаўленага крамянёвага матэрыялу, тэмпература самая высокая, а карозія парамі крэмнію найбольш сур'ёзная.
Даследчыкі вынайшлі просты працэс і добрую ўстойлівасць да акіслення антыакісляльнага пакрыцця накіроўвалай трубкі і метад падрыхтоўкі. Спачатку на матрыцы накіроўвалай трубкі на месцы вырасцілі пласт карбіду крэмнію, а затым падрыхтавалі шчыльны вонкавы пласт карбіду крэмнію, у выніку чаго паміж матрыцай і павярхоўным пластом шчыльнага карбіду крэмнію ўтварыўся пераходны пласт SiCw. , як паказана на малюнку 3. Каэфіцыент цеплавога пашырэння быў паміж матрыцай і карбідам крэмнію. Гэта можа эфектыўна паменшыць цеплавое напружанне, выкліканае неадпаведнасцю каэфіцыента цеплавога пашырэння.
Аналіз паказвае, што з павелічэннем утрымання SiCw памяншаюцца памер і колькасць расколін у пакрыцці. Пасля 10-гадзіннага акіслення ў 1100℃паветра, хуткасць страты вагі ўзору пакрыцця складае ўсяго 0,87%~8,87%, а ўстойлівасць да акіслення і ўстойлівасць да тэрмічнага ўдару пакрыцця з карбіду крэмнію значна палепшылася. Увесь працэс падрыхтоўкі завяршаецца бесперапынна шляхам хімічнага асаджэння з паравай фазы, падрыхтоўка пакрыцця з карбіду крэмнію значна спрашчаецца, а комплексныя характарыстыкі ўсёй асадкі ўзмацняюцца.
Даследчыкі прапанавалі метад умацавання матрыцы і пакрыцця паверхні графітавай накіроўвалай трубкі для монакрышталічнага крэмнію czohr. Атрыманая суспензія карбіду крэмнія была раўнамерна нанесена на паверхню графітавай накіроўвалай трубкі таўшчынёй пакрыцця 30~50μм метадам нанясення пэндзля або распылення, а затым змяшчаюць у высокатэмпературную печ для рэакцыі на месцы, тэмпература рэакцыі складае 1850~2300℃, а захаванне цяпла складала 2~6 гадзін. Знешні пласт SiC можа выкарыстоўвацца ў печы для вырошчвання монакрышталяў памерам 24 цалі (60,96 см), тэмпература выкарыстання складае 1500℃, і выяўлена, што праз 1500 гадзін на паверхні графітавага накіроўвалага цыліндру няма расколін і асыпання парашка.
1.3 Прагрэс прымянення і даследаванняў ізаляцыйнага цыліндру
Як адзін з ключавых кампанентаў сістэмы цеплавога поля з монакрышталічнага крэмнію, ізаляцыйны цыліндр у асноўным выкарыстоўваецца для памяншэння страт цяпла і кантролю тэмпературнага градыенту асяроддзя цеплавога поля. З'яўляючыся апорнай часткай ізаляцыйнага пласта ўнутранай сценкі монакрышталічнай печы, крэмніевая паравая карозія прыводзіць да выпадзення дзындры і парэпання прадукту, што ў канчатковым выніку прыводзіць да паломкі прадукту.
Каб яшчэ больш павысіць устойлівасць кампазітнай ізаляцыйнай трубкі C/C-sic да карозіі пароў крэмнію, даследчыкі змясцілі падрыхтаваную кампазітную ізаляцыйную трубу C/C-sic у печ хімічнай паравой рэакцыі і падрыхтавалі шчыльнае пакрыццё з карбіду крэмнію. паверхні кампазітных ізаляцыйных труб C/C-sic з дапамогай працэсу хімічнага нанясення з паравай фазы. Вынікі паказваюць, што працэс можа эфектыўна інгібіраваць карозію вугляроднага валакна на стрыжні C/C-sic кампазітнага крэмнію, і каразійная стойкасць крэмніевых пароў павялічваецца ў 5-10 разоў у параўнанні з вугляродным/вугляродным кампазітным матэрыялам. і тэрмін службы ізаляцыйнага цыліндру і бяспека асяроддзя цеплавога поля значна палепшаны.
2.Вывад і перспектыва
Пакрыццё з карбіду крэмніяусё больш і больш шырока выкарыстоўваецца ў вугляродных/вугляродных матэрыялах з цеплавым полем з-за сваёй выдатнай устойлівасці да акіслення пры высокай тэмпературы. З павелічэннем памеру вугляродных/вугляродных матэрыялаў цеплавога поля, якія выкарыстоўваюцца ў вытворчасці монакрышталічнага крэмнію, стала актуальнай праблема, як палепшыць аднастайнасць пакрыцця з карбіду крэмнію на паверхні матэрыялаў цеплавога поля і павялічыць тэрмін службы вугляродных/вугляродных матэрыялаў цеплавога поля. быць вырашана.
З іншага боку, з развіццём індустрыі монакрышталічнага крэмнію попыт на матэрыялы цеплавога поля з вугляродам/вугляродам высокай чысціні таксама расце, і нанавалокны SiC таксама вырошчваюцца на ўнутраных вугляродных валокнах падчас рэакцыі. Масавая і лінейная хуткасці абляцыі C/C-ZRC і C/C-sic ZrC кампазітаў, атрыманых у выніку эксперыментаў, складаюць -0,32 мг/с і 2,57μм/с адпаведна. Масавая і лінейная хуткасці абляцыі кампазітаў C/C-sic -ZrC складаюць -0,24 мг/с і 1,66μм/с адпаведна. Кампазіты C/C-ZRC з нанавалакнамі SiC маюць лепшыя абляцыйныя ўласцівасці. Пазней будзе вывучаны ўплыў розных крыніц вугляроду на рост нанавалокнаў SiC і механізм узмацнення нанавалокнаў SiC аблятыўных уласцівасцей кампазітаў C/C-ZRC.
Кампазітнае пакрыццё з вугляроду/вугляроднага кампазітнага тыгля было падрыхтавана з дапамогай працэсу хімічнай парапранікальнасці і рэакцыі на месцы. Кампазітнае пакрыццё складалася з карбіду крэмнію (100~300μм), крэмніевае пакрыццё (10~20μм) і пакрыццё з нітрыду крэмнія (50~100μм), які можа эфектыўна перашкаджаць карозіі пароў крэмнію на ўнутранай паверхні вугляроднага/вугляроднага кампазітнага тыгля. У працэсе вытворчасці страты вугляроднага/вугляроднага кампазітнага тыгля з кампазітным пакрыццём складаюць 0,04 мм на печ, а тэрмін службы можа дасягаць 180 раз у печы.
Час публікацыі: 22 лютага 2024 г