1 Anvendelse og forskning fremskridt af siliciumcarbid belægning i kulstof/kulstof termiske feltmaterialer
1.1 Anvendelses- og forskningsfremskridt i digelforberedelse
I det termiske enkeltkrystalfeltkulstof/kulstofdigelbruges hovedsageligt som bærebeholder for siliciummateriale og er i kontakt medkvarts digel, som vist i figur 2. Arbejdstemperaturen for kulstof-/kulstofdiglen er ca. 1450°C℃, som udsættes for dobbelt erosion af fast silicium (siliciumdioxid) og siliciumdamp, og til sidst bliver diglen tynd eller har en ringrevne, hvilket resulterer i diglens svigt.
En kompositcoating carbon/carbon-komposit-digel blev fremstillet ved kemisk dampgennemtrængningsproces og in-situ reaktion. Kompositbelægningen var sammensat af siliciumcarbidbelægning (100~300μm), siliciumbelægning (10~20μm) og siliciumnitridbelægning (50~100μm), hvilket effektivt kunne hæmme korrosion af siliciumdamp på den indvendige overflade af kulstof/kulstof-digel. I produktionsprocessen er tabet af den kompositbelagte carbon/carbon-kompositdigel 0,04 mm pr. ovn, og levetiden kan nå 180 ovngange.
Forskerne brugte en kemisk reaktionsmetode til at generere en ensartet siliciumcarbidbelægning på overfladen af kulstof/kulstof-digelen under visse temperaturforhold og beskyttelse af bæregas ved at bruge siliciumdioxid og siliciummetal som råmaterialer i en højtemperatursintring ovn. Resultaterne viser, at højtemperaturbehandlingen ikke kun forbedrer renheden og styrken af sic-belægningen, men også i høj grad forbedrer slidstyrken på overfladen af kulstof/carbon-kompositten og forhindrer korrosion af digelens overflade med SiO-damp. og flygtige oxygenatomer i monokrystal siliciumovnen. Digelens levetid øges med 20% sammenlignet med digelen uden sic-coating.
1.2 Anvendelse og forskning fremskridt i flow guide rør
Styrecylinderen er placeret over diglen (som vist i figur 1). I processen med krystaltrækning er temperaturforskellen mellem inde og udenfor feltet stor, især bundfladen er tættest på det smeltede siliciummateriale, temperaturen er den højeste, og korrosionen af siliciumdamp er den mest alvorlige.
Forskerne opfandt en simpel proces og god oxidationsbestandighed af styrerørets antioxidationsbelægning og præparationsmetode. Først blev et lag af siliciumcarbid whisker in-situ dyrket på matrixen af styrerøret, og derefter blev et tæt siliciumcarbid ydre lag fremstillet, således at et SiCw overgangslag blev dannet mellem matrixen og det tætte siliciumcarbid overfladelag , som vist i figur 3. Den termiske udvidelseskoefficient var mellem matrixen og siliciumcarbid. Det kan effektivt reducere den termiske spænding forårsaget af uoverensstemmelsen mellem den termiske udvidelseskoefficient.
Analysen viser, at med stigningen i SiCw-indholdet falder størrelsen og antallet af revner i belægningen. Efter 10 timers oxidation i 1100℃luft, vægttabshastigheden for belægningsprøven er kun 0,87% ~ 8,87%, og siliciumcarbidbelægningens oxidationsmodstand og termisk stødmodstand er væsentligt forbedret. Hele forberedelsesprocessen afsluttes kontinuerligt ved kemisk dampaflejring, fremstillingen af siliciumcarbidbelægning er meget forenklet, og den omfattende ydeevne af hele dysen styrkes.
Forskerne foreslog en metode til matrixforstærkning og overfladebelægning af grafitstyrerør til czohr monokrystal silicium. Den opnåede siliciumcarbidopslæmning blev ensartet belagt på overfladen af grafitstyrerøret med en belægningstykkelse på 30~50μm ved børstebelægning eller sprøjtebelægningsmetode og derefter anbragt i en højtemperaturovn til in-situ reaktion, reaktionstemperaturen var 1850~2300℃, og varmekonserveringen var 2~6 timer. SiC ydre lag kan bruges i en 24 tommer (60,96 cm) enkeltkrystal vækstovn, og brugstemperaturen er 1500℃, og det viser sig, at der ikke er nogen revner og faldende pulver på overfladen af grafitstyrecylinderen efter 1500 timer.
1.3 Anvendelse og forskning fremskridt i isoleringscylinder
Som en af nøglekomponenterne i det monokrystallinske silicium termiske feltsystem bruges isoleringscylinderen hovedsageligt til at reducere varmetab og kontrollere temperaturgradienten i det termiske feltmiljø. Som en understøttende del af det indre vægisoleringslag i en enkelt krystalovn fører siliciumdampkorrosion til slaggetab og revner i produktet, hvilket i sidste ende fører til produktfejl.
For yderligere at forbedre siliciumdampkorrosionsbestandigheden af C/C-sic-kompositisoleringsrøret, lagde forskerne de forberedte C/C-sic-kompositisoleringsrørprodukter i den kemiske dampreaktionsovn og forberedte tæt siliciumcarbidbelægning på overfladen af C/C-sic kompositisoleringsrørprodukterne ved kemisk dampaflejringsproces. Resultaterne viser, at processen effektivt kan hæmme korrosionen af kulfiber på kernen af C/C-sic komposit med siliciumdamp, og korrosionsbestandigheden af siliciumdamp øges med 5 til 10 gange sammenlignet med kulstof/kulstof komposit, og isoleringscylinderens levetid og sikkerheden i det termiske feltmiljø er væsentligt forbedret.
2.Konklusion og udsigt
Siliciumcarbid belægninger mere og mere udbredt i kulstof/kulstof termiske feltmaterialer på grund af dets fremragende oxidationsmodstand ved høj temperatur. Med den stigende størrelse af kulstof/kulstof termiske feltmaterialer, der anvendes i monokrystallinsk siliciumproduktion, er det blevet et presserende problem, hvordan man forbedrer ensartetheden af siliciumcarbidbelægning på overfladen af termiske feltmaterialer og forbedrer levetiden for kulstof/kulstof termiske feltmaterialer. skal løses.
På den anden side, med udviklingen af den monokrystallinske siliciumindustri, er efterspørgslen efter kulstof/kulstof termiske feltmaterialer med høj renhed også stigende, og SiC nanofibre dyrkes også på de interne kulfibre under reaktionen. Masseablations- og lineære ablationshastigheder for C/C-ZRC- og C/C-sic ZrC-kompositter fremstillet ved eksperimenter er -0,32 mg/s og 2,57μm/s, hhv. Masse- og linjeablationshastighederne for C/C-sic-ZrC-kompositter er -0,24mg/s og 1,66μm/s, hhv. C/C-ZRC-kompositterne med SiC nanofibre har bedre ablative egenskaber. Senere vil virkningerne af forskellige kulstofkilder på væksten af SiC nanofibre og mekanismen af SiC nanofibre, der forstærker de ablative egenskaber af C/C-ZRC kompositter, blive undersøgt.
En kompositcoating carbon/carbon-komposit-digel blev fremstillet ved kemisk dampgennemtrængningsproces og in-situ reaktion. Kompositbelægningen var sammensat af siliciumcarbidbelægning (100~300μm), siliciumbelægning (10~20μm) og siliciumnitridbelægning (50~100μm), hvilket effektivt kunne hæmme korrosion af siliciumdamp på den indvendige overflade af kulstof/kulstof-digel. I produktionsprocessen er tabet af den kompositbelagte carbon/carbon-kompositdigel 0,04 mm pr. ovn, og levetiden kan nå 180 ovngange.
Indlægstid: 22-2-2024