1 Aplicació i progrés de la investigació del recobriment de carbur de silici en materials de camp tèrmic de carboni/carboni
1.1 Aplicació i progrés de la investigació en la preparació del gresol
En el camp tèrmic monocristal·lí, elgresol de carboni/carbonis'utilitza principalment com a recipient de transport de material de silici i està en contacte amb elgresol de quars, tal com es mostra a la figura 2. La temperatura de treball del gresol de carboni/carboni és d'uns 1450 ℃, que està sotmesa a la doble erosió de silici sòlid (diòxid de silici) i vapor de silici, i finalment el gresol s'aprima o té una esquerda d'anell , donant lloc a la fallada del gresol.
Es va preparar un gresol compost de carboni/carboni de recobriment compost mitjançant un procés de permeació de vapor químic i una reacció in situ. El recobriment compost estava format per un recobriment de carbur de silici (100 ~ 300 μm), un recobriment de silici (10 ~ 20 μm) i un recobriment de nitrur de silici (50 ~ 100 μm), que podria inhibir eficaçment la corrosió del vapor de silici a la superfície interior del compost de carboni/carboni. gresol. En el procés de producció, la pèrdua del gresol compost de carboni/carboni recobert de compost és de 0,04 mm per forn i la vida útil pot arribar als 180 temps de forn.
Els investigadors van utilitzar un mètode de reacció química per generar un recobriment uniforme de carbur de silici a la superfície del gresol compost de carboni/carboni sota determinades condicions de temperatura i la protecció del gas portador, utilitzant diòxid de silici i metall de silici com a matèries primeres en una sinterització a alta temperatura. forn. Els resultats mostren que el tractament a alta temperatura no només millora la puresa i la resistència del revestiment sic, sinó que també millora molt la resistència al desgast de la superfície del compost de carboni/carboni i evita la corrosió de la superfície del gresol pel vapor de SiO i àtoms d'oxigen volàtils al forn de silici monocristal. La vida útil del gresol augmenta un 20% en comparació amb la del gresol sense recobriment sic.
1.2 Aplicació i progrés de la investigació en tub guia de flux
El cilindre guia es troba a sobre del gresol (com es mostra a la figura 1). En el procés d'extracció del cristall, la diferència de temperatura entre l'interior i l'exterior del camp és gran, especialment la superfície inferior és la més propera al material de silici fos, la temperatura és la més alta i la corrosió pel vapor de silici és la més greu.
Els investigadors van inventar un procés senzill i una bona resistència a l'oxidació del mètode de preparació i recobriment antioxidació del tub guia. Primer, es va fer créixer in situ una capa de bigotis de carbur de silici a la matriu del tub guia, i després es va preparar una capa exterior densa de carbur de silici, de manera que es va formar una capa de transició SiCw entre la matriu i la capa superficial densa de carbur de silici. , tal com es mostra a la figura 3. El coeficient d'expansió tèrmica estava entre la matriu i el carbur de silici. Pot reduir eficaçment l'estrès tèrmic causat pel desajust del coeficient d'expansió tèrmica.
L'anàlisi mostra que amb l'augment del contingut de SiCw, la mida i el nombre d'esquerdes en el recobriment disminueixen. Després de 10 hores d'oxidació a 1100 ℃ d'aire, la taxa de pèrdua de pes de la mostra de recobriment és només del 0,87% ~ 8,87%, i la resistència a l'oxidació i la resistència al xoc tèrmic del recobriment de carbur de silici milloren molt. Tot el procés de preparació es completa contínuament mitjançant la deposició química de vapor, la preparació del recobriment de carbur de silici es simplifica enormement i es reforça el rendiment complet de tot el broquet.
Els investigadors van proposar un mètode d'enfortiment de la matriu i recobriment superficial del tub guia de grafit per al silici monocristal Czohr. La suspensió de carbur de silici obtinguda es va recobrir uniformement a la superfície del tub de guia de grafit amb un gruix de recobriment de 30 ~ 50 μm mitjançant un mètode de recobriment de pinzell o de polvorització, i després es va col·locar en un forn d'alta temperatura per a la reacció in situ, la temperatura de reacció. era de 1850 ~ 2300 ℃ i la conservació de la calor va ser de 2 ~ 6 h. La capa exterior de SiC es pot utilitzar en un forn de creixement de cristall únic de 24 polzades (60,96 cm), i la temperatura d'ús és de 1500 ℃, i es constata que no hi ha cap esquerda ni pols caiguda a la superfície del cilindre de guia de grafit després de 1500 h. .
1.3 Aplicació i progrés de la investigació en el cilindre d'aïllament
Com a un dels components clau del sistema de camp tèrmic de silici monocristal·lí, el cilindre d'aïllament s'utilitza principalment per reduir la pèrdua de calor i controlar el gradient de temperatura de l'entorn del camp tèrmic. Com a part de suport de la capa d'aïllament de la paret interior del forn d'un sol cristall, la corrosió del vapor de silici provoca la caiguda d'escòries i l'esquerda del producte, que finalment condueix a la fallada del producte.
Per tal de millorar encara més la resistència a la corrosió del vapor de silici del tub d'aïllament compost C/C-sic, els investigadors van posar els productes de tubs d'aïllament compost C/C-sic preparats al forn de reacció de vapor químic i van preparar un dens recobriment de carbur de silici al forn. superfície dels productes de tubs d'aïllament compost C/C-sic mitjançant procés de deposició de vapor químic. Els resultats mostren que, el procés pot inhibir eficaçment la corrosió de la fibra de carboni al nucli del compost C/C-sic per vapor de silici, i la resistència a la corrosió del vapor de silici augmenta de 5 a 10 vegades en comparació amb el compost de carboni/carboni, i la vida útil del cilindre d'aïllament i la seguretat de l'entorn del camp tèrmic es milloren molt.
2.Conclusió i perspectiva
Recobriment de carbur de silicis'utilitza cada cop més àmpliament en materials de camp tèrmic de carboni/carboni a causa de la seva excel·lent resistència a l'oxidació a alta temperatura. Amb l'augment de la mida dels materials de camp tèrmic de carboni/carboni utilitzats en la producció de silici monocristal·lí, com millorar la uniformitat del recobriment de carbur de silici a la superfície dels materials del camp tèrmic i millorar la vida útil dels materials del camp tèrmic de carboni/carboni s'ha convertit en un problema urgent a resoldre.
D'altra banda, amb el desenvolupament de la indústria del silici monocristal·lí, la demanda de materials de camp tèrmic de carboni/carboni d'alta puresa també augmenta, i les nanofibres de SiC també es cultiven a les fibres de carboni internes durant la reacció. Les taxes d'ablació massiva i d'ablació lineal dels compostos C/C-ZRC i C/C-sic ZrC preparats mitjançant experiments són de -0,32 mg/s i 2,57 μm/s, respectivament. Les taxes d'ablació de massa i línia dels compostos C/C-sic -ZrC són -0,24 mg/s i 1,66 μm/s, respectivament. Els compostos C/C-ZRC amb nanofibres de SiC tenen millors propietats ablatives. Posteriorment, s'estudiaran els efectes de diferents fonts de carboni sobre el creixement de nanofibres de SiC i el mecanisme de les nanofibres de SiC que reforcen les propietats ablatives dels compostos C/C-ZRC.
Es va preparar un gresol compost de carboni/carboni de recobriment compost mitjançant un procés de permeació de vapor químic i una reacció in situ. El recobriment compost estava format per un recobriment de carbur de silici (100 ~ 300 μm), un recobriment de silici (10 ~ 20 μm) i un recobriment de nitrur de silici (50 ~ 100 μm), que podria inhibir eficaçment la corrosió del vapor de silici a la superfície interior del compost de carboni/carboni. gresol. En el procés de producció, la pèrdua del gresol compost de carboni/carboni recobert de compost és de 0,04 mm per forn i la vida útil pot arribar als 180 temps de forn.
Hora de publicació: 22-feb-2024