1 Aplicación y progreso de la investigación del recubrimiento de carburo de silicio en materiales de campo térmico de carbono/carbono.
1.1 Aplicación y avances de la investigación en la preparación del crisol.
En el campo térmico monocristalino, elcrisol de carbono/carbonoSe utiliza principalmente como recipiente de transporte de material de silicio y está en contacto con elcrisol de cuarzo, como se muestra en la Figura 2. La temperatura de trabajo del crisol de carbono/carbono es de aproximadamente 1450 ℃, que está sujeto a la doble erosión del silicio sólido (dióxido de silicio) y el vapor de silicio, y finalmente el crisol se vuelve delgado o tiene una grieta en el anillo. , resultando en la falla del crisol.
Se preparó un crisol compuesto de carbono/carbono con revestimiento compuesto mediante un proceso químico de permeación de vapor y una reacción in situ. El recubrimiento compuesto estaba compuesto por un recubrimiento de carburo de silicio (100 ~ 300 μm), un recubrimiento de silicio (10 ~ 20 μm) y un recubrimiento de nitruro de silicio (50 ~ 100 μm), que podrían inhibir eficazmente la corrosión del vapor de silicio en la superficie interna del compuesto de carbono/carbono. crisol. En el proceso de producción, la pérdida del crisol compuesto de carbono/carbono recubierto es de 0,04 mm por horno, y la vida útil puede alcanzar 180 tiempos de horno.
Los investigadores utilizaron un método de reacción química para generar un recubrimiento uniforme de carburo de silicio en la superficie del crisol compuesto de carbono/carbono bajo ciertas condiciones de temperatura y la protección del gas portador, utilizando dióxido de silicio y silicio metálico como materias primas en una sinterización a alta temperatura. horno. Los resultados muestran que el tratamiento a alta temperatura no solo mejora la pureza y resistencia del recubrimiento de silicona, sino que también mejora en gran medida la resistencia al desgaste de la superficie del compuesto carbono/carbono y previene la corrosión de la superficie del crisol por el vapor de SiO. y átomos de oxígeno volátiles en el horno de silicio monocristalino. La vida útil del crisol aumenta en un 20% en comparación con la del crisol sin revestimiento de silicona.
1.2 Aplicación y progreso de la investigación en el tubo guía de flujo.
El cilindro guía está ubicado encima del crisol (como se muestra en la Figura 1). En el proceso de extracción de cristales, la diferencia de temperatura entre el interior y el exterior del campo es grande, especialmente la superficie inferior está más cerca del material de silicio fundido, la temperatura es la más alta y la corrosión por el vapor de silicio es la más grave.
Los investigadores inventaron un proceso simple y una buena resistencia a la oxidación del recubrimiento antioxidante y el método de preparación del tubo guía. Primero, se hizo crecer in situ una capa de bigotes de carburo de silicio sobre la matriz del tubo guía, y luego se preparó una capa exterior densa de carburo de silicio, de modo que se formó una capa de transición de SiCw entre la matriz y la capa superficial densa de carburo de silicio. , como se muestra en la Figura 3. El coeficiente de expansión térmica fue entre la matriz y el carburo de silicio. Puede reducir eficazmente el estrés térmico causado por el desajuste del coeficiente de expansión térmica.
El análisis muestra que con el aumento del contenido de SiCw, el tamaño y el número de grietas en el recubrimiento disminuyen. Después de 10 horas de oxidación en aire a 1100 ℃, la tasa de pérdida de peso de la muestra de recubrimiento es solo del 0,87% al 8,87%, y la resistencia a la oxidación y al choque térmico del recubrimiento de carburo de silicio mejoran enormemente. Todo el proceso de preparación se completa continuamente mediante deposición química de vapor, la preparación del recubrimiento de carburo de silicio se simplifica enormemente y se fortalece el rendimiento integral de toda la boquilla.
Los investigadores propusieron un método para fortalecer la matriz y recubrir la superficie del tubo guía de grafito para silicio monocristalino czohr. La suspensión de carburo de silicio obtenida se recubrió uniformemente sobre la superficie del tubo guía de grafito con un espesor de recubrimiento de 30 ~ 50 μm mediante el método de recubrimiento con brocha o recubrimiento por pulverización, y luego se colocó en un horno de alta temperatura para la reacción in situ, la temperatura de reacción fue de 1850~2300 ℃, y la conservación del calor fue de 2~6 h. La capa exterior de SiC se puede usar en un horno de crecimiento monocristalino de 24 pulgadas (60,96 cm), y la temperatura de uso es de 1500 ℃, y se descubre que no hay grietas ni caída de polvo en la superficie del cilindro guía de grafito después de 1500 h. .
1.3 Aplicación y avances de la investigación en cilindros aislantes.
Como uno de los componentes clave del sistema de campo térmico de silicio monocristalino, el cilindro de aislamiento se utiliza principalmente para reducir la pérdida de calor y controlar el gradiente de temperatura del entorno del campo térmico. Como parte de soporte de la capa aislante de la pared interior del horno monocristalino, la corrosión por vapor de silicio provoca la caída de escoria y el agrietamiento del producto, lo que eventualmente conduce a la falla del producto.
Para mejorar aún más la resistencia a la corrosión por vapor de silicio del tubo aislante compuesto C/ C-sic, los investigadores colocaron los productos del tubo aislante compuesto C/ C-sic preparados en el horno de reacción química de vapor y prepararon un recubrimiento denso de carburo de silicio en el Superficie de los productos de tubos de aislamiento compuestos C/C-sic mediante un proceso de deposición química de vapor. Los resultados muestran que el proceso puede inhibir eficazmente la corrosión de la fibra de carbono en el núcleo del compuesto C/C-sic por vapor de silicio, y la resistencia a la corrosión del vapor de silicio aumenta de 5 a 10 veces en comparación con el compuesto de carbono/carbono. y la vida útil del cilindro de aislamiento y la seguridad del entorno del campo térmico mejoran enormemente.
2.Conclusión y perspectiva
Recubrimiento de carburo de silicioSe utiliza cada vez más en materiales de campo térmico de carbono/carbono debido a su excelente resistencia a la oxidación a altas temperaturas. Con el tamaño cada vez mayor de los materiales de campo térmico de carbono/carbono utilizados en la producción de silicio monocristalino, cómo mejorar la uniformidad del recubrimiento de carburo de silicio en la superficie de los materiales de campo térmico y mejorar la vida útil de los materiales de campo térmico de carbono/carbono se ha convertido en un problema urgente. por resolver.
Por otro lado, con el desarrollo de la industria del silicio monocristalino, la demanda de materiales de campo térmico de carbono/carbono de alta pureza también está aumentando, y las nanofibras de SiC también crecen en las fibras de carbono internas durante la reacción. Las tasas de ablación masiva y ablación lineal de los compuestos C/C-ZRC y C/C-sic ZrC preparados mediante experimentos son -0,32 mg/s y 2,57 μm/s, respectivamente. Las tasas de ablación en masa y en línea de los compuestos C/C-sic-ZrC son -0,24 mg/s y 1,66 μm/s, respectivamente. Los compuestos C/C-ZRC con nanofibras de SiC tienen mejores propiedades ablativas. Posteriormente, se estudiarán los efectos de diferentes fuentes de carbono sobre el crecimiento de nanofibras de SiC y el mecanismo de las nanofibras de SiC que refuerzan las propiedades ablativas de los compuestos C/C-ZRC.
Se preparó un crisol compuesto de carbono/carbono con revestimiento compuesto mediante un proceso químico de permeación de vapor y una reacción in situ. El recubrimiento compuesto estaba compuesto por un recubrimiento de carburo de silicio (100 ~ 300 μm), un recubrimiento de silicio (10 ~ 20 μm) y un recubrimiento de nitruro de silicio (50 ~ 100 μm), que podrían inhibir eficazmente la corrosión del vapor de silicio en la superficie interna del compuesto de carbono/carbono. crisol. En el proceso de producción, la pérdida del crisol compuesto de carbono/carbono recubierto es de 0,04 mm por horno, y la vida útil puede alcanzar 180 tiempos de horno.
Hora de publicación: 22 de febrero de 2024