1 Napredak primjene i istraživanja silicijum karbidnog premaza u ugljičnim/ugljičnim termalnim materijalima
1.1 Primjena i napredak istraživanja u pripremi lončića
U termičkom polju monokristala,ugljični/ugljenični lončićse uglavnom koristi kao posuda za nošenje silikonskog materijala i u kontaktu je sakvarcni lončić, kao što je prikazano na slici 2. Radna temperatura lončića ugljik/ugljik je oko 1450℃, koji je podvrgnut dvostrukoj eroziji čvrstog silicijuma (silicijum dioksida) i silicijumske pare, i konačno lončić postaje tanak ili ima prstenastu pukotinu , što rezultira kvarom lončića.
Kompozitni premaz ugljik/ugljik kompozitni lončić pripremljen je postupkom kemijske permeacije pare i in situ reakcijom. Kompozitni premaz se sastojao od prevlake silicijum karbida (100~300μm), silicijumskog premaza (10~20μm) i premaza od silicijum nitrida (50~100μm), koji bi mogao efikasno inhibirati koroziju silicijumske pare na unutrašnjoj površini kompozita ugljik/ugljik crucible. U procesu proizvodnje, gubitak kompozitnog lončića ugljik/ugljik kompozitnog lončića je 0,04 mm po peći, a vijek trajanja može doseći 180 puta peći.
Istraživači su koristili metodu hemijske reakcije kako bi stvorili jednoličnu prevlaku od silicijum karbida na površini lončića od ugljik/ugljik pod određenim temperaturnim uslovima i zaštitu od gasa nosača, koristeći silicijum dioksid i metal silicijum kao sirovine u visokotemperaturnom sinterovanju. peći. Rezultati pokazuju da visokotemperaturna obrada ne samo da poboljšava čistoću i čvrstoću sic prevlake, već i značajno poboljšava otpornost na habanje površine kompozita ugljik/ugljik, te sprječava koroziju površine lončića parom SiO. i hlapljivi atomi kisika u peći monokristalnog silicija. Vijek trajanja lončića je povećan za 20% u odnosu na lončić bez sic premaza.
1.2 Napredak primjene i istraživanja u cijevi za vođenje protoka
Vodeći cilindar se nalazi iznad lončića (kao što je prikazano na slici 1). U procesu povlačenja kristala, temperaturna razlika između unutar i izvan polja je velika, posebno je donja površina najbliža rastopljenom silicijumskom materijalu, temperatura je najviša, a korozija silicijumskom parom je najozbiljnija.
Istraživači su izmislili jednostavan proces i dobru otpornost na oksidaciju antioksidacijskog premaza i metode pripreme vodeće cijevi. Najprije je na matrici vodeće cijevi in situ narastao sloj silicijum karbidnog brka, a zatim je pripremljen gusti vanjski sloj silicijum karbida, tako da je formiran prijelazni sloj SiCw između matrice i gustog površinskog sloja silicijum karbida. , kao što je prikazano na slici 3. Koeficijent toplinskog širenja bio je između matrice i silicijum karbida. Može učinkovito smanjiti toplinsko naprezanje uzrokovano neusklađenošću koeficijenta toplinskog širenja.
Analiza pokazuje da se povećanjem sadržaja SiCw smanjuje veličina i broj pukotina u premazu. Nakon 10 h oksidacije na 1100 ℃ zraka, stopa gubitka težine uzorka premaza je samo 0,87%~8,87%, a otpornost na oksidaciju i otpornost na termički udar silicijum karbidnog premaza su znatno poboljšani. Cijeli proces pripreme se kontinuirano završava kemijskim taloženjem iz pare, priprema silicijum karbidnog premaza je uvelike pojednostavljena, a sveobuhvatne performanse cijele mlaznice su ojačane.
Istraživači su predložili metodu ojačanja matrice i površinskog oblaganja grafitne vodeće cijevi za czohr monokristalni silicij. Dobivena suspenzija silicijum karbida ravnomerno je premazana po površini grafitne cevi za vođenje sa debljinom prevlake od 30~50 μm premazivanjem četkom ili metodom nanošenja raspršivanjem, a zatim stavljena u peć na visokoj temperaturi za in situ reakciju, temperatura reakcije bio je 1850~2300 ℃, a očuvanje toplote je bilo 2~6h. Spoljni sloj SiC se može koristiti u peći za rast monokristala od 24 in (60,96 cm), a temperatura upotrebe je 1500 ℃, a utvrđeno je da nema pucanja i pada praha na površini grafitnog cilindra nakon 1500h .
1.3 Napredak primjene i istraživanja u izolacijskom cilindru
Kao jedna od ključnih komponenti monokristalnog silicijumskog sistema termičkog polja, izolacioni cilindar se uglavnom koristi za smanjenje gubitaka toplote i kontrolu gradijenta temperature okoline toplotnog polja. Kao nosivi dio izolacijskog sloja unutrašnjeg zida monokristalne peći, korozija silikonske pare dovodi do pada šljake i pucanja proizvoda, što na kraju dovodi do kvara proizvoda.
Kako bi dodatno poboljšali otpornost C/C-sic kompozitne izolacijske cijevi na koroziju pare silicijuma, istraživači su pripremljene C/C-sic kompozitne izolacijske cijevi stavili u peć za kemijsku reakciju pare i pripremili gustu prevlaku od silicijum karbida na površine C/ C-sic kompozitnih izolacionih cevnih proizvoda postupkom hemijskog taloženja iz pare. Rezultati pokazuju da, proces može efikasno inhibirati koroziju karbonskih vlakana na jezgru C/C-sic kompozita silikonskom parom, a otpornost na koroziju silicijumske pare je povećana za 5 do 10 puta u poređenju sa kompozitom ugljenik/ugljik, a životni vijek izolacijskog cilindra i sigurnost okruženja toplinskog polja su znatno poboljšani.
2. Zaključak i izgledi
Prevlaka od silicijum karbidase sve više i više koristi u materijalima ugljik/ugljik zbog svoje odlične otpornosti na oksidaciju na visokim temperaturama. Sa sve većom veličinom materijala ugljičnog/ugljičnog termičkog polja koji se koriste u proizvodnji monokristalnog silicijuma, kako poboljšati ujednačenost prevlake od silicijum karbida na površini materijala termičkog polja i poboljšati vijek trajanja materijala ugljik/ugljik toplinskog polja postao je hitan problem da se reši.
S druge strane, s razvojem industrije monokristalnog silicija, potražnja za visoko čistim ugljičnim/ugljičnim termalnim materijalima također se povećava, a SiC nanovlakna se također uzgajaju na unutrašnjim karbonskim vlaknima tokom reakcije. Masovna ablacija i linearna ablacija kompozita C/ C-ZRC i C/ C-sic ZrC pripremljenih eksperimentima su -0,32 mg/s i 2,57 μm/s, respektivno. Masne i linije ablacije kompozita C/C-sic-ZrC su -0,24mg/s i 1,66 μm/s, respektivno. C/C-ZRC kompoziti sa SiC nanovlaknima imaju bolja ablativna svojstva. Kasnije će se proučavati učinci različitih izvora ugljika na rast SiC nanovlakna i mehanizam SiC nanovlakna koji pojačavaju ablativna svojstva C/C-ZRC kompozita.
Kompozitni premaz ugljik/ugljik kompozitni lončić pripremljen je postupkom kemijske permeacije pare i in situ reakcijom. Kompozitni premaz se sastojao od prevlake silicijum karbida (100~300μm), silicijumskog premaza (10~20μm) i premaza od silicijum nitrida (50~100μm), koji bi mogao efikasno inhibirati koroziju silicijumske pare na unutrašnjoj površini kompozita ugljik/ugljik crucible. U procesu proizvodnje, gubitak kompozitnog lončića ugljik/ugljik kompozitnog lončića je 0,04 mm po peći, a vijek trajanja može doseći 180 puta peći.
Vrijeme objave: Feb-22-2024