SiC-pinnoitteen käyttö ja tutkimusprosessi hiili/hiililämpökenttämateriaaleissa monokiteiselle pii-2:lle

1 Piikarbidipinnoitteen soveltaminen ja tutkimusprosessi hiili/hiililämpökenttämateriaaleissa

1.1 Upokkaan valmistuksen soveltaminen ja tutkimus

Yksikidelämpökentässä,hiili/hiiliupokaskäytetään pääasiassa piimateriaalin kuljetusastiana ja se on kosketuksissakvartsi upokas, kuten kuvassa 2. Hiili/hiiliupokkaan työlämpötila on noin 1450℃, joka altistuu kiinteän piin (piidioksidin) ja piihöyryn kaksoiseroosiolle, ja lopuksi upokas ohenee tai siinä on rengashalkeama, mikä johtaa upokkaan vaurioitumiseen.

Komposiittipäällysteinen hiili/hiili-komposiittiupokas valmistettiin kemiallisella höyrynläpäisyprosessilla ja in situ -reaktiolla. Komposiittipinnoite koostui piikarbidipinnoitteesta (100-300μm), silikonipinnoite (10-20μm) ja piinitridipinnoite (50-100μm), joka voisi tehokkaasti estää piihöyryn korroosiota hiili/hiilikomposiittiupokkaan sisäpinnalla. Valmistusprosessissa komposiittipinnoitetun hiili/hiilikomposiittiupokkaan häviö on 0,04 mm uunia kohti ja käyttöikä voi olla 180 uunikertaa.

Tutkijat käyttivät kemiallista reaktiomenetelmää yhtenäisen piikarbidipinnoitteen luomiseksi hiili/hiili-komposiittiupokkaan pinnalle tietyissä lämpötilaolosuhteissa ja kantokaasun suojauksessa käyttämällä piidioksidia ja piimetallia raaka-aineina korkean lämpötilan sintrauksessa. uuniin. Tulokset osoittavat, että korkean lämpötilan käsittely ei ainoastaan ​​paranna sic-pinnoitteen puhtautta ja lujuutta, vaan myös parantaa huomattavasti hiili/hiili-komposiitin pinnan kulutuskestävyyttä ja estää upokkaan pinnan korroosiota SiO-höyryn vaikutuksesta. ja haihtuvia happiatomeja yksikiteisessä piiuunissa. Upokkaan käyttöikä on pidempi 20 % verrattuna upokkaan ilman silkkipinnoitetta.

1.2 Virtauksen ohjausputken soveltaminen ja tutkimuksen edistyminen

Ohjaussylinteri sijaitsee upokkaan yläpuolella (kuten kuvassa 1). Kiteenvetoprosessissa lämpötilaero kentän sisällä ja ulkopuolella on suuri, erityisesti pohjapinta on lähinnä sulaa piimateriaalia, lämpötila on korkein ja piihöyryn aiheuttama korroosio on vakavin.

Tutkijat keksivät yksinkertaisen prosessin ja hyvän hapettumisenkestävyyden ohjausputken hapettumista estävälle pinnoitteelle ja valmistusmenetelmälle. Ensin ohjainputken matriisin päälle kasvatettiin in situ kerros piikarbidia ja sitten valmistettiin tiheä piikarbidin ulkokerros siten, että matriisin ja tiheän piikarbidin pintakerroksen väliin muodostui SiCw-siirtymäkerros. , kuten kuvassa 3. Lämpölaajenemiskerroin oli matriisin ja piikarbidin välillä. Se voi tehokkaasti vähentää lämpölaajenemiskertoimen yhteensopimattomuuden aiheuttamaa lämpörasitusta.

Analyysi osoittaa, että SiCw-pitoisuuden kasvaessa pinnoitteen halkeamien koko ja lukumäärä pienenevät. 10 tunnin hapetuksen jälkeen 1100:ssa℃ilmaa, pinnoitenäytteen painohäviö on vain 0,87% ~ 8,87%, ja piikarbidipinnoitteen hapettumisenkestävyys ja lämpöiskun kestävyys paranevat huomattavasti. Koko valmistusprosessi saatetaan päätökseen jatkuvasti kemiallisella höyrypinnoituksella, piikarbidipinnoitteen valmistus yksinkertaistuu huomattavasti ja koko suuttimen kattava suorituskyky vahvistuu.

Tutkijat ehdottivat menetelmää matriisin vahvistamiseksi ja grafiittiohjausputken pinnan päällystämiseksi czohr-monokiteiselle piille. Saatu piikarbidiliete päällystettiin tasaisesti grafiittiohjausputken pinnalle pinnoitteen paksuudella 30-50μm siveltimellä tai ruiskupinnoitusmenetelmällä ja asetettiin sitten korkean lämpötilan uuniin in situ -reaktiota varten, reaktiolämpötila oli 1850-2300℃, ja lämmön säilyvyys oli 2-6 tuntia. SiC-ulkokerrosta voidaan käyttää 24 tuuman (60,96 cm) yksikidekasvatusuunissa, ja käyttölämpötila on 1500 °C.℃, ja havaitaan, että grafiittiohjainsylinterin pinnalla ei ole halkeilua ja putoavaa jauhetta 1500 tunnin jälkeen.

1.3 Eristyssylintereiden sovellus- ja tutkimusprosessi

Yksikiteisen piin lämpökenttäjärjestelmän yhtenä avainkomponenttina eristyssylinteriä käytetään pääasiassa vähentämään lämpöhäviöitä ja säätämään lämpökenttäympäristön lämpötilagradienttia. Yksikideuunin sisäseinän eristekerroksen tukiosana piihöyrykorroosio johtaa kuonan putoamiseen ja tuotteen halkeilemiseen, mikä johtaa lopulta tuotteen rikkoutumiseen.

Parantaakseen edelleen C/C-sic-komposiittieristysputken piihöyryn korroosionkestävyyttä tutkijat laittoivat valmistetut C/C-sic-komposiittieristysputkituotteet kemialliseen höyryreaktiouuniin ja valmistivat tiheän piikarbidipinnoitteen C/C-sic-komposiittieristysputkituotteiden pinta kemiallisella höyrypinnoitusprosessilla. Tulokset osoittavat, että Prosessi voi tehokkaasti estää hiilikuidun korroosiota C/C-sic-komposiitin ytimessä piihöyryn vaikutuksesta, ja piihöyryn korroosionkestävyys kasvaa 5-10 kertaa hiili/hiili-komposiittiin verrattuna, ja eristyssylinterin käyttöikä ja lämpökenttäympäristön turvallisuus paranevat huomattavasti.

2.Päätelmä ja tulevaisuus

PiikarbidipinnoiteSitä käytetään yhä laajemmin hiili/hiililämpökenttämateriaaleissa, koska se kestää erinomaisen hapettumisen korkeissa lämpötiloissa. Monokiteisen piin tuotannossa käytettävien hiili/hiililämpökenttämateriaalien koon kasvaessa on tullut kiireellinen ongelma, kuinka parantaa piikarbidipinnoitteen tasaisuutta lämpökenttämateriaalien pinnalla ja parantaa hiili/hiililämpökenttämateriaalien käyttöikää. ratkaistavaksi.

Toisaalta monokiteisen piiteollisuuden kehittyessä myös erittäin puhtaiden hiili/hiililämpökenttämateriaalien kysyntä kasvaa ja SiC-nanokuituja kasvatetaan myös sisäisillä hiilikuiduilla reaktion aikana. Kokeilla valmistettujen C/C-ZRC- ja C/C-sic ZrC -komposiittien massaablaatio- ja lineaarisen ablaationopeudet ovat -0,32 mg/s ja 2,57μm/s, vastaavasti. C/C-sic -ZrC -komposiittien massa- ja linjaablaationopeudet ovat -0,24 mg/s ja 1,66μm/s, vastaavasti. C/C-ZRC-komposiiteilla, joissa on piikarbidin nanokuituja, on paremmat ablatiiviset ominaisuudet. Myöhemmin tutkitaan eri hiililähteiden vaikutuksia SiC-nanokuitujen kasvuun ja C/C-ZRC-komposiittien ablatiivisia ominaisuuksia vahvistavien SiC-nanokuitujen mekanismia.

Komposiittipäällysteinen hiili/hiili-komposiittiupokas valmistettiin kemiallisella höyrynläpäisyprosessilla ja in situ -reaktiolla. Komposiittipinnoite koostui piikarbidipinnoitteesta (100-300μm), silikonipinnoite (10-20μm) ja piinitridipinnoite (50-100μm), joka voisi tehokkaasti estää piihöyryn korroosiota hiili/hiilikomposiittiupokkaan sisäpinnalla. Valmistusprosessissa komposiittipinnoitetun hiili/hiilikomposiittiupokkaan häviö on 0,04 mm uunia kohti ja käyttöikä voi olla 180 uunikertaa.