Monokristallilise räni-2 süsiniku/süsinik termovälja materjalides kasutatava ränikarbiidi katte rakendamine ja uurimistöö edenemine

1 Ränikarbiidkatte rakendamine ja uurimistöö süsinik/süsinik termovälja materjalides

1.1 Rakendus- ja uurimistöö edenemine tiigli ettevalmistamisel

Monokristalli soojusväljas onsüsinik/süsiniku tiigelkasutatakse peamiselt ränimaterjali kandenõuna ja see on kontaktiskvarts tiigel, nagu on näidatud joonisel 2. Süsiniku/süsiniku tiigli töötemperatuur on umbes 1450℃, mis allutatakse tahke räni (ränidioksiidi) ja räni auru kahekordsele erosioonile ning lõpuks muutub tiigel õhukeseks või tekib rõngaspragu, mille tulemuseks on tiigli rike.

Komposiitkattega süsinik / süsinik komposiittiigel valmistati keemilise auru läbilaskmise protsessi ja in situ reaktsiooni abil. Komposiitkate koosnes ränikarbiidkattest (100–300μm), räni kate (10-20μm) ja räninitriidkate (50-100μm), mis võib tõhusalt pärssida räni auru korrosiooni süsiniku / süsiniku komposiittiigli sisepinnal. Tootmisprotsessis on komposiitkattega süsinik / süsinik komposiittiigli kadu ahju kohta 0,04 mm ja kasutusiga võib ulatuda 180 ahju korda.

Teadlased kasutasid keemilise reaktsiooni meetodit süsinik/süsinik komposiittiigli pinnale ühtse ränikarbiidi katte tekitamiseks teatud temperatuuritingimustel ja kandegaasi kaitsmisel, kasutades kõrgel temperatuuril paagutamise toorainena ränidioksiidi ja ränimetalli. ahju. Tulemused näitavad, et kõrgtemperatuuriline töötlemine mitte ainult ei paranda sic-katte puhtust ja tugevust, vaid parandab oluliselt ka süsinik-süsinikkomposiidi pinna kulumiskindlust ja hoiab ära tiigli pinna korrosiooni SiO aurude poolt. ja lenduvad hapnikuaatomid monokristallilises räniahjus. Tiigli kasutusiga pikeneb 20% võrreldes ilma katteta tiigli kasutusiga.

1.2 Voolujuhttoru rakendamine ja uurimistöö

Juhtsilinder asub tiigli kohal (nagu on näidatud joonisel 1). Kristallide tõmbamise protsessis on temperatuuride erinevus väljas ja väljas suur, eriti alumine pind on sulanud ränimaterjalile kõige lähemal, temperatuur on kõrgeim ja räni auru korrosioon on kõige tõsisem.

Teadlased leiutasid juhttoru oksüdatsioonivastase katte ja valmistamismeetodi lihtsa protsessi ja hea oksüdatsioonikindluse. Kõigepealt kasvatati juhttoru maatriksile in situ ränikarbiidist vurrud ja seejärel valmistati tihe ränikarbiidist väliskiht, nii et maatriksi ja tiheda ränikarbiidi pinnakihi vahele moodustus SiCw üleminekukiht. , nagu on näidatud joonisel 3. Soojuspaisumistegur oli maatriksi ja ränikarbiidi vahel. See võib tõhusalt vähendada soojuspaisumise koefitsiendi mittevastavuse põhjustatud termilist pinget.

Analüüs näitab, et SiCw sisalduse suurenemisega kattes väheneb pragude suurus ja arv. Pärast 10-tunnist oksüdeerimist 1100℃õhk, katteproovi kaalukaotus on ainult 0,87% ~ 8,87% ning ränikarbiidkatte oksüdatsioonikindlus ja termilise šoki vastupidavus on oluliselt paranenud. Kogu ettevalmistusprotsess viiakse lõpule pidevalt keemilise aurustamise-sadestamise teel, ränikarbiidkatte valmistamine on oluliselt lihtsustatud ja kogu düüsi terviklik jõudlus paraneb.

Teadlased pakkusid välja czohr monokristallilise räni grafiidi juhttoru maatriksi tugevdamise ja pinna katmise meetodi. Saadud ränikarbiidi suspensioon kaeti ühtlaselt grafiidi juhttoru pinnale kattekihi paksusega 30–50μm pintsliga katmise või pihustuskatmise meetodil ja asetati seejärel in situ reaktsiooniks kõrge temperatuuriga ahju, reaktsioonitemperatuur oli 1850–2300℃ja soojuse säilivus oli 2–6 tundi. SiC väliskihti saab kasutada 24 tolli (60,96 cm) monokristallide kasvuahjus ja kasutustemperatuur on 1500℃, ja leitakse, et 1500 tunni pärast pole grafiidist juhtsilindri pinnal lõhenemist ja kukkuvat pulbrit.

1.3 Isolatsioonisilindrite rakendamine ja uurimistöö

Monokristallilise räni termoväljasüsteemi ühe põhikomponendina kasutatakse isolatsioonisilindrit peamiselt soojuskadude vähendamiseks ja soojusvälja keskkonna temperatuurigradiendi kontrollimiseks. Ühekristallahju siseseina isolatsioonikihi toetava osana põhjustab räni aurude korrosioon toote räbu kukkumist ja pragunemist, mis lõpuks põhjustab toote rikke.

C/C-sic komposiit-isolatsioonitoru räni auru korrosioonikindluse edasiseks suurendamiseks panid teadlased valmistatud C/C-sic komposiit-isolatsioonitoru tooted keemilise aurureaktsiooni ahju ja valmistasid selle peale tiheda ränikarbiidkatte. C/C-sic komposiit-isolatsioonitoru toodete pind keemilise aurustamise-sadestamise protsessiga. Tulemused näitavad, et protsess võib tõhusalt pärssida süsinikkiu korrosiooni C / C-sic komposiidi südamikus räni auruga ja räni aurude korrosioonikindlus suureneb 5 kuni 10 korda võrreldes süsiniku / süsiniku komposiidiga, ja isolatsioonisilindri kasutusiga ja soojusvälja keskkonna ohutus on oluliselt paranenud.

2.Järeldus ja väljavaade

Ränikarbiidkatekasutatakse üha laialdasemalt süsiniku/süsiniku soojusvälja materjalides, kuna sellel on suurepärane oksüdatsioonikindlus kõrgel temperatuuril. Monokristallilise räni tootmisel kasutatavate süsiniku / süsiniku soojusvälja materjalide suurenemise tõttu on kiireloomuliseks probleemiks muutunud ränikarbiidi katte ühtluse parandamine soojusvälja materjalide pinnal ja süsiniku / süsiniku soojusvälja materjalide kasutusiga. tuleb lahendada.

Teisest küljest suureneb monokristallilise ränitööstuse arenguga ka nõudlus kõrge puhtusastmega süsinik/süsinik termovälja materjalide järele ning reaktsiooni käigus kasvatatakse ka SiC nanokiude sisemistel süsinikkiududel. Katsete abil valmistatud C/C-ZRC ja C/C-sic ZrC komposiitide massiablatsiooni ja lineaarse ablatsiooni kiirused on -0,32 mg/s ja 2,57μm/s vastavalt. C/C-sic-ZrC komposiitide massi- ja jooneablatsioonikiirused on -0,24 mg/s ja 1,66μm/s vastavalt. SiC nanokiududega C/C-ZRC komposiitidel on paremad ablatiivsed omadused. Hiljem uuritakse erinevate süsinikuallikate mõju SiC nanokiudude kasvule ning C/C-ZRC komposiitide ablatiivseid omadusi tugevdavate SiC nanokiudude mehhanismi.

Komposiitkattega süsinik / süsinik komposiittiigel valmistati keemilise auru läbilaskmise protsessi ja in situ reaktsiooni abil. Komposiitkate koosnes ränikarbiidkattest (100–300μm), räni kate (10-20μm) ja räninitriidkate (50-100μm), mis võib tõhusalt pärssida räni auru korrosiooni süsiniku / süsiniku komposiittiigli sisepinnal. Tootmisprotsessis on komposiitkattega süsinik / süsinik komposiittiigli kadu ahju kohta 0,04 mm ja kasutusiga võib ulatuda 180 ahju korda.