মনোক্রিস্টালাইন সিলিকন-২-এর জন্য কার্বন/কার্বন তাপীয় ক্ষেত্রের উপকরণে SiC আবরণের প্রয়োগ ও গবেষণার অগ্রগতি

1 কার্বন/কার্বন তাপীয় ক্ষেত্রের উপকরণে সিলিকন কার্বাইড আবরণের প্রয়োগ এবং গবেষণার অগ্রগতি

1.1 ক্রুসিবল প্রস্তুতিতে আবেদন এবং গবেষণার অগ্রগতি

একক স্ফটিক তাপ ক্ষেত্রের মধ্যে,কার্বন/কার্বন ক্রুসিবলপ্রধানত সিলিকন উপাদান জন্য একটি বহন পাত্র হিসাবে ব্যবহৃত হয় এবং সঙ্গে যোগাযোগ করা হয়কোয়ার্টজ ক্রুসিবল, চিত্র 2 এ দেখানো হয়েছে। কার্বন/কার্বন ক্রুসিবলের কাজের তাপমাত্রা প্রায় 1450℃, যা কঠিন সিলিকন (সিলিকন ডাই অক্সাইড) এবং সিলিকন বাষ্পের দ্বিগুণ ক্ষয়ের শিকার হয় এবং অবশেষে ক্রুসিবল পাতলা হয়ে যায় বা একটি রিং ফাটল থাকে, যার ফলে ক্রুসিবল ব্যর্থ হয়।

একটি যৌগিক আবরণ কার্বন/কার্বন কম্পোজিট ক্রুসিবল রাসায়নিক বাষ্প পারমিয়েশন প্রক্রিয়া এবং ইন-সিটু প্রতিক্রিয়া দ্বারা প্রস্তুত করা হয়েছিল। যৌগিক আবরণটি সিলিকন কার্বাইড আবরণ (100~300μm), সিলিকন আবরণ (10~20μমি) এবং সিলিকন নাইট্রাইড লেপ (50~100μm), যা কার্বন/কার্বন কম্পোজিট ক্রুসিবলের অভ্যন্তরীণ পৃষ্ঠে সিলিকন বাষ্পের ক্ষয়কে কার্যকরভাবে বাধা দিতে পারে। উৎপাদন প্রক্রিয়ায়, যৌগিক প্রলিপ্ত কার্বন/কার্বন যৌগিক ক্রুসিবলের ক্ষতি প্রতি চুল্লিতে 0.04 মিমি, এবং পরিষেবা জীবন 180 ফার্নেস বারে পৌঁছাতে পারে।

গবেষকরা উচ্চ-তাপমাত্রা সিন্টারিং-এ কাঁচামাল হিসেবে সিলিকন ডাই অক্সাইড এবং সিলিকন ধাতু ব্যবহার করে নির্দিষ্ট তাপমাত্রার অবস্থার অধীনে কার্বন/কার্বন কম্পোজিট ক্রুসিবলের পৃষ্ঠে একটি অভিন্ন সিলিকন কার্বাইড আবরণ তৈরি করতে এবং ক্যারিয়ার গ্যাসের সুরক্ষার জন্য একটি রাসায়নিক বিক্রিয়া পদ্ধতি ব্যবহার করেছিলেন। চুল্লি ফলাফলগুলি দেখায় যে উচ্চ তাপমাত্রার চিকিত্সা শুধুমাত্র sic আবরণের বিশুদ্ধতা এবং শক্তিকে উন্নত করে না, তবে কার্বন/কার্বন কম্পোজিটের পৃষ্ঠের পরিধান প্রতিরোধকেও ব্যাপকভাবে উন্নত করে এবং SiO বাষ্প দ্বারা ক্রুসিবলের পৃষ্ঠের ক্ষয় রোধ করে। এবং মনোক্রিস্টাল সিলিকন চুল্লিতে উদ্বায়ী অক্সিজেন পরমাণু। ক্রুসিবলের পরিষেবা জীবন sic আবরণ ছাড়াই ক্রুসিবলের তুলনায় 20% বৃদ্ধি পেয়েছে।

1.2 ফ্লো গাইড টিউবে আবেদন এবং গবেষণার অগ্রগতি

গাইড সিলিন্ডারটি ক্রুসিবলের উপরে অবস্থিত (চিত্র 1 এ দেখানো হয়েছে)। স্ফটিক টানার প্রক্রিয়ায়, মাঠের ভিতরে এবং বাইরের মধ্যে তাপমাত্রার পার্থক্য বড়, বিশেষ করে নীচের পৃষ্ঠটি গলিত সিলিকন উপাদানের সবচেয়ে কাছাকাছি, তাপমাত্রা সর্বাধিক এবং সিলিকন বাষ্প দ্বারা ক্ষয় সবচেয়ে গুরুতর।

গবেষকরা গাইড টিউব অ্যান্টি-অক্সিডেশন লেপ এবং প্রস্তুতি পদ্ধতির একটি সহজ প্রক্রিয়া এবং ভাল জারণ প্রতিরোধের উদ্ভাবন করেছেন। প্রথমে, গাইড টিউবের ম্যাট্রিক্সে সিলিকন কার্বাইড হুইস্কারের একটি স্তর ইন-সিটু জন্মানো হয়েছিল, এবং তারপরে একটি ঘন সিলিকন কার্বাইড বাইরের স্তর প্রস্তুত করা হয়েছিল, যাতে ম্যাট্রিক্স এবং ঘন সিলিকন কার্বাইড পৃষ্ঠ স্তরের মধ্যে একটি SiCw ট্রানজিশন স্তর তৈরি হয়েছিল। , যেমন চিত্র 3-এ দেখানো হয়েছে। তাপ সম্প্রসারণের সহগ ম্যাট্রিক্স এবং সিলিকন কার্বাইডের মধ্যে ছিল। এটি কার্যকরভাবে তাপ সম্প্রসারণ সহগের অমিলের কারণে সৃষ্ট তাপীয় চাপ কমাতে পারে।

বিশ্লেষণে দেখা যায় যে SiCw বিষয়বস্তু বৃদ্ধির সাথে সাথে আবরণের আকার এবং ফাটলের সংখ্যা হ্রাস পায়। 1100 সালে 10h অক্সিডেশনের পর℃বায়ু, আবরণ নমুনার ওজন হ্রাস হার মাত্র 0.87% ~ 8.87%, এবং সিলিকন কার্বাইড আবরণের অক্সিডেশন প্রতিরোধ এবং তাপীয় শক প্রতিরোধের ব্যাপক উন্নতি হয়েছে। সম্পূর্ণ প্রস্তুতির প্রক্রিয়াটি ক্রমাগত রাসায়নিক বাষ্প জমার মাধ্যমে সম্পন্ন হয়, সিলিকন কার্বাইড আবরণের প্রস্তুতি ব্যাপকভাবে সরলীকৃত হয় এবং পুরো অগ্রভাগের ব্যাপক কর্মক্ষমতা শক্তিশালী হয়।

গবেষকরা সিজোহর মনোক্রিস্টাল সিলিকনের জন্য গ্রাফাইট গাইড টিউবের ম্যাট্রিক্স শক্তিশালীকরণ এবং পৃষ্ঠের আবরণের একটি পদ্ধতি প্রস্তাব করেছেন। প্রাপ্ত সিলিকন কার্বাইড স্লারি 30~50 এর আবরণ বেধের সাথে গ্রাফাইট গাইড টিউবের পৃষ্ঠে সমানভাবে প্রলিপ্ত ছিলμm ব্রাশ আবরণ বা স্প্রে লেপ পদ্ধতি দ্বারা, এবং তারপরে ইন-সিটু প্রতিক্রিয়ার জন্য একটি উচ্চ তাপমাত্রার চুল্লিতে স্থাপন করা হয়, প্রতিক্রিয়া তাপমাত্রা ছিল 1850 ~ 2300℃, এবং তাপ সংরক্ষণ ছিল 2~6h। SiC বাইরের স্তরটি 24 ইঞ্চি (60.96 সেমি) একক স্ফটিক বৃদ্ধির চুল্লিতে ব্যবহার করা যেতে পারে এবং ব্যবহারের তাপমাত্রা হল 1500℃, এবং এটি পাওয়া যায় যে 1500 ঘন্টা পরে গ্রাফাইট গাইড সিলিন্ডারের পৃষ্ঠে কোন ক্র্যাকিং এবং পতনের পাউডার নেই।

1.3 নিরোধক সিলিন্ডারে প্রয়োগ এবং গবেষণার অগ্রগতি

মনোক্রিস্টালাইন সিলিকন তাপীয় ক্ষেত্র সিস্টেমের মূল উপাদানগুলির মধ্যে একটি হিসাবে, নিরোধক সিলিন্ডার প্রধানত তাপের ক্ষতি কমাতে এবং তাপ ক্ষেত্রের পরিবেশের তাপমাত্রা গ্রেডিয়েন্ট নিয়ন্ত্রণ করতে ব্যবহৃত হয়। একক ক্রিস্টাল ফার্নেসের অভ্যন্তরীণ প্রাচীর নিরোধক স্তরের একটি সহায়ক অংশ হিসাবে, সিলিকন বাষ্পের ক্ষয় পণ্যটির স্ল্যাগ ড্রপিং এবং ক্র্যাকিংয়ের দিকে পরিচালিত করে, যা শেষ পর্যন্ত পণ্যের ব্যর্থতার দিকে পরিচালিত করে।

সি/সি-সিক কম্পোজিট ইনসুলেশন টিউবের সিলিকন বাষ্প ক্ষয় প্রতিরোধ ক্ষমতাকে আরও বাড়ানোর জন্য, গবেষকরা প্রস্তুতকৃত সি/সি-সিক কম্পোজিট ইনসুলেশন টিউব পণ্যগুলিকে রাসায়নিক বাষ্প বিক্রিয়া চুল্লিতে রাখেন এবং ঘন সিলিকন কার্বাইড লেপ তৈরি করেন। রাসায়নিক বাষ্প জমা প্রক্রিয়া দ্বারা C/ C-sic যৌগিক নিরোধক নল পণ্য পৃষ্ঠ. ফলাফলগুলি দেখায় যে, প্রক্রিয়াটি সিলিকন বাষ্প দ্বারা সি/সি-সিক কম্পোজিটের মূলে কার্বন ফাইবারের ক্ষয়কে কার্যকরভাবে বাধা দিতে পারে, এবং সিলিকন বাষ্পের জারা প্রতিরোধ ক্ষমতা কার্বন/কার্বন কম্পোজিটের তুলনায় 5 থেকে 10 গুণ বৃদ্ধি পায়, এবং নিরোধক সিলিন্ডারের পরিষেবা জীবন এবং তাপ ক্ষেত্রের পরিবেশের নিরাপত্তা ব্যাপকভাবে উন্নত হয়েছে।

2.উপসংহার এবং সম্ভাবনা

সিলিকন কার্বাইড আবরণকার্বন/কার্বন তাপীয় ক্ষেত্রের উপকরণগুলিতে এটির উচ্চ তাপমাত্রায় চমৎকার অক্সিডেশন প্রতিরোধের কারণে এটি আরও ব্যাপকভাবে ব্যবহৃত হয়। মনোক্রিস্টালাইন সিলিকন উত্পাদনে ব্যবহৃত কার্বন/কার্বন তাপীয় ক্ষেত্রের উপকরণগুলির ক্রমবর্ধমান আকারের সাথে, কীভাবে তাপীয় ক্ষেত্রের উপকরণগুলির পৃষ্ঠে সিলিকন কার্বাইড আবরণের অভিন্নতা উন্নত করা যায় এবং কার্বন/কার্বন তাপীয় ক্ষেত্রের উপকরণগুলির পরিষেবা জীবন উন্নত করা একটি জরুরি সমস্যা হয়ে দাঁড়িয়েছে। সমাধান করা

অন্যদিকে, মনোক্রিস্টালাইন সিলিকন শিল্পের বিকাশের সাথে, উচ্চ-বিশুদ্ধতা কার্বন/কার্বন তাপীয় ক্ষেত্রের উপকরণগুলির চাহিদাও বাড়ছে এবং প্রতিক্রিয়ার সময় অভ্যন্তরীণ কার্বন ফাইবারগুলিতে SiC ন্যানোফাইবারগুলিও জন্মায়। পরীক্ষা দ্বারা প্রস্তুত করা C/ C-ZRC এবং C/ C-sic ZrC কম্পোজিটগুলির ভর বিমোচন এবং রৈখিক বিমোচনের হার হল -0.32 mg/s এবং 2.57μm/s, যথাক্রমে। C/C-sic -ZrC কম্পোজিটগুলির ভর এবং লাইন বিলুপ্তির হার হল -0.24mg/s এবং 1.66μm/s, যথাক্রমে। SiC ন্যানোফাইবার সহ C/ C-ZRC কম্পোজিটগুলির আরও ভাল অপসারণ বৈশিষ্ট্য রয়েছে। পরবর্তীতে, SiC ন্যানোফাইবারগুলির বৃদ্ধির উপর বিভিন্ন কার্বন উত্সের প্রভাব এবং সি/সি-জেডআরসি কম্পোজিটগুলির বিভ্রান্তিকর বৈশিষ্ট্যগুলিকে শক্তিশালী করার জন্য SiC ন্যানোফাইবারগুলির প্রক্রিয়াগুলি অধ্যয়ন করা হবে।

একটি যৌগিক আবরণ কার্বন/কার্বন কম্পোজিট ক্রুসিবল রাসায়নিক বাষ্প পারমিয়েশন প্রক্রিয়া এবং ইন-সিটু প্রতিক্রিয়া দ্বারা প্রস্তুত করা হয়েছিল। যৌগিক আবরণটি সিলিকন কার্বাইড আবরণ (100~300μm), সিলিকন আবরণ (10~20μমি) এবং সিলিকন নাইট্রাইড লেপ (50~100μm), যা কার্বন/কার্বন কম্পোজিট ক্রুসিবলের অভ্যন্তরীণ পৃষ্ঠে সিলিকন বাষ্পের ক্ষয়কে কার্যকরভাবে বাধা দিতে পারে। উৎপাদন প্রক্রিয়ায়, যৌগিক প্রলিপ্ত কার্বন/কার্বন যৌগিক ক্রুসিবলের ক্ষতি প্রতি চুল্লিতে 0.04 মিমি, এবং পরিষেবা জীবন 180 ফার্নেস বারে পৌঁছাতে পারে।