1 Cymhwyso a chynnydd ymchwil cotio silicon carbid mewn deunyddiau maes thermol carbon/carbon
1.1 Cynnydd cymhwyso ac ymchwil wrth baratoi croesfwydydd
Yn y maes thermol grisial sengl, ycarbon/crucible carbonyn cael ei ddefnyddio'n bennaf fel llestr cludo ar gyfer deunydd silicon ac mae mewn cysylltiad â'rcrwsibl cwarts, fel y dangosir yn Ffigur 2. Mae tymheredd gweithio'r croeslen carbon/carbon tua 1450 ℃, sy'n destun erydiad dwbl silicon solet (silicon deuocsid) ac anwedd silicon, ac yn y pen draw mae'r croeslen yn mynd yn denau neu mae ganddo grac cylch, gan arwain at fethiant y croeslen.
Paratowyd croesbren cyfansawdd carbon/carbon wedi'i orchuddio â chyfansawdd drwy broses treiddio anwedd cemegol ac adwaith in-situ. Roedd yr orchudd cyfansawdd yn cynnwys gorchudd silicon carbide (100 ~ 300μm), gorchudd silicon (10 ~ 20μm) a gorchudd silicon nitrid (50 ~ 100μm), a allai atal cyrydiad anwedd silicon yn effeithiol ar wyneb mewnol y croesbren cyfansawdd carbon/carbon. Yn y broses gynhyrchu, mae colled y croesbren cyfansawdd carbon/carbon wedi'i orchuddio â chyfansawdd yn 0.04 mm fesul ffwrnais, a gall yr oes gwasanaeth gyrraedd 180 o weithiau ffwrnais.
Defnyddiodd yr ymchwilwyr ddull adwaith cemegol i gynhyrchu haen silicon carbid unffurf ar wyneb y croesbren cyfansawdd carbon/carbon o dan rai amodau tymheredd a diogelu nwy cludwr, gan ddefnyddio silicon deuocsid a metel silicon fel deunyddiau crai mewn ffwrnais sinteru tymheredd uchel. Mae'r canlyniadau'n dangos bod y driniaeth tymheredd uchel nid yn unig yn gwella purdeb a chryfder yr haen sic, ond hefyd yn gwella ymwrthedd gwisgo wyneb y cyfansawdd carbon/carbon yn fawr, ac yn atal cyrydiad wyneb y croesbren gan anwedd SiO ac atomau ocsigen anweddol yn y ffwrnais silicon monogrisial. Mae oes gwasanaeth y croesbren yn cynyddu 20% o'i gymharu â bywyd gwasanaeth y croesbren heb haen sic.
1.2 Cynnydd cymhwyso ac ymchwil mewn tiwb canllaw llif
Mae'r silindr canllaw wedi'i leoli uwchben y croeslin (fel y dangosir yn Ffigur 1). Yn y broses o dynnu crisial, mae'r gwahaniaeth tymheredd rhwng y tu mewn a'r tu allan i'r maes yn fawr, yn enwedig yr wyneb gwaelod sydd agosaf at y deunydd silicon tawdd, y tymheredd yw'r uchaf, a'r cyrydiad gan anwedd silicon yw'r mwyaf difrifol.
Dyfeisiodd yr ymchwilwyr broses syml a gwrthiant ocsideiddio da ar gyfer cotio gwrth-ocsideiddio a dull paratoi'r tiwb canllaw. Yn gyntaf, tyfwyd haen o fwser silicon carbid yn y fan a'r lle ar fatrics y tiwb canllaw, ac yna paratowyd haen allanol silicon carbid dwys, fel bod haen drawsnewid SiCw wedi'i ffurfio rhwng y matrics a'r haen wyneb silicon carbid dwys, fel y dangosir yn Ffigur 3. Roedd y cyfernod ehangu thermol rhwng y matrics a silicon carbid. Gall leihau'r straen thermol a achosir gan anghydweddiad y cyfernod ehangu thermol yn effeithiol.
Mae'r dadansoddiad yn dangos, gyda chynnydd cynnwys SiCw, fod maint a nifer y craciau yn y cotio yn lleihau. Ar ôl 10 awr o ocsideiddio mewn aer 1100 ℃, dim ond 0.87% ~ 8.87% yw cyfradd colli pwysau'r sampl cotio, ac mae ymwrthedd ocsideiddio a gwrthiant sioc thermol y cotio silicon carbide wedi gwella'n fawr. Mae'r broses baratoi gyfan yn cael ei chwblhau'n barhaus trwy ddyddodiad anwedd cemegol, mae paratoi'r cotio silicon carbide wedi'i symleiddio'n fawr, ac mae perfformiad cynhwysfawr y ffroenell gyfan wedi'i gryfhau.
Cynigiodd yr ymchwilwyr ddull o gryfhau matrics a gorchuddio wyneb tiwb canllaw graffit ar gyfer silicon monogrisial czohr. Cafodd y slyri silicon carbide a gafwyd ei orchuddio'n unffurf ar wyneb y tiwb canllaw graffit gyda thrwch gorchuddio o 30 ~ 50 μm trwy orchuddio brwsh neu ddull gorchuddio chwistrellu, ac yna ei roi mewn ffwrnais tymheredd uchel ar gyfer adwaith in-situ, tymheredd yr adwaith oedd 1850 ~ 2300 ℃, a'r cadwraeth gwres oedd 2 ~ 6 awr. Gellir defnyddio'r haen allanol SiC mewn ffwrnais twf grisial sengl 24 modfedd (60.96 cm), a thymheredd y defnydd yw 1500 ℃, a chanfuwyd nad oes cracio na phowdr yn cwympo ar wyneb y silindr canllaw graffit ar ôl 1500 awr.
1.3 Cynnydd cymhwyso ac ymchwil mewn silindr inswleiddio
Fel un o gydrannau allweddol system maes thermol silicon monocrystalline, defnyddir y silindr inswleiddio yn bennaf i leihau colli gwres a rheoli graddiant tymheredd yr amgylchedd maes thermol. Fel rhan gefnogol o haen inswleiddio wal fewnol ffwrnais grisial sengl, mae cyrydiad anwedd silicon yn arwain at ollwng slag a chracio'r cynnyrch, sy'n arwain yn y pen draw at fethiant y cynnyrch.
Er mwyn gwella ymwrthedd cyrydiad anwedd silicon y tiwb inswleiddio cyfansawdd C/C-sic ymhellach, rhoddodd yr ymchwilwyr y cynhyrchion tiwb inswleiddio cyfansawdd C/C-sic parod yn y ffwrnais adwaith anwedd cemegol, a pharatoi haen silicon carbid trwchus ar wyneb y cynhyrchion tiwb inswleiddio cyfansawdd C/C-sic trwy broses dyddodiad anwedd cemegol. Mae'r canlyniadau'n dangos y gall y broses atal cyrydiad ffibr carbon ar graidd y cyfansawdd C/C-sic gan anwedd silicon yn effeithiol, a bod ymwrthedd cyrydiad anwedd silicon yn cynyddu 5 i 10 gwaith o'i gymharu â chyfansawdd carbon/carbon, ac mae oes gwasanaeth y silindr inswleiddio a diogelwch yr amgylchedd maes thermol wedi gwella'n fawr.
2. Casgliad a rhagolygon
Gorchudd silicon carbidyn cael ei ddefnyddio fwyfwy eang mewn deunyddiau maes thermol carbon/carbon oherwydd ei wrthwynebiad ocsideiddio rhagorol ar dymheredd uchel. Gyda maint cynyddol deunyddiau maes thermol carbon/carbon a ddefnyddir mewn cynhyrchu silicon monogrisialog, mae sut i wella unffurfiaeth cotio silicon carbid ar wyneb deunyddiau maes thermol a gwella oes gwasanaeth deunyddiau maes thermol carbon/carbon wedi dod yn broblem frys i'w datrys.
Ar y llaw arall, gyda datblygiad y diwydiant silicon monogrisialog, mae'r galw am ddeunyddiau maes thermol carbon/carbon purdeb uchel hefyd yn cynyddu, ac mae nanoffibrau SiC hefyd yn cael eu tyfu ar y ffibrau carbon mewnol yn ystod yr adwaith. Mae cyfraddau abladiad màs ac abladiad llinol cyfansoddion C/C-ZRC a C/C-sic ZrC a baratowyd trwy arbrofion yn -0.32 mg/s a 2.57 μm/s, yn y drefn honno. Mae cyfraddau abladiad màs a llinell cyfansoddion C/C-sic-ZrC yn -0.24mg/s ac 1.66 μm/s, yn y drefn honno. Mae gan y cyfansoddion C/C-ZRC gyda nanoffibrau SiC briodweddau abladol gwell. Yn ddiweddarach, astudir effeithiau gwahanol ffynonellau carbon ar dwf nanoffibrau SiC a mecanwaith nanoffibrau SiC yn atgyfnerthu priodweddau abladol cyfansoddion C/C-ZRC.
Paratowyd croesbren cyfansawdd carbon/carbon wedi'i orchuddio â chyfansawdd drwy broses treiddio anwedd cemegol ac adwaith in-situ. Roedd yr orchudd cyfansawdd yn cynnwys gorchudd silicon carbide (100 ~ 300μm), gorchudd silicon (10 ~ 20μm) a gorchudd silicon nitrid (50 ~ 100μm), a allai atal cyrydiad anwedd silicon yn effeithiol ar wyneb mewnol y croesbren cyfansawdd carbon/carbon. Yn y broses gynhyrchu, mae colled y croesbren cyfansawdd carbon/carbon wedi'i orchuddio â chyfansawdd yn 0.04 mm fesul ffwrnais, a gall yr oes gwasanaeth gyrraedd 180 o weithiau ffwrnais.
Amser postio: Chwefror-22-2024