Aplicación e progreso da investigación do revestimento de SiC en materiais de campo térmico carbono/carbono para silicio monocristalino-2

1 Aplicación e progreso da investigación do revestimento de carburo de silicio en materiais de campo térmico de carbono/carbono

1.1 Aplicación e progreso da investigación na preparación do crisol

No campo térmico monocristalino, ocrisol de carbono/carbonoúsase principalmente como recipiente de transporte de material de silicio e está en contacto cocrisol de cuarzo, como se mostra na Figura 2. A temperatura de traballo do crisol de carbono/carbono é duns 1450℃, que está sometida á dobre erosión de silicio sólido (dióxido de silicio) e vapor de silicio e, finalmente, o crisol adelgaza ou presenta unha greta de anel, o que provoca a falla do crisol.

Preparouse un crisol composto de carbono/carbono de revestimento composto por proceso de permeación de vapor químico e reacción in situ. O revestimento composto estaba composto por revestimento de carburo de silicio (100 ~ 300μm), revestimento de silicona (10~20μm) e revestimento de nitruro de silicio (50~100μm), que podería inhibir eficazmente a corrosión do vapor de silicio na superficie interna do crisol composto carbono/carbono. No proceso de produción, a perda do crisol composto de carbono/carbono revestido de composto é de 0,04 mm por forno e a vida útil pode alcanzar os 180 tempos de forno.

Os investigadores utilizaron un método de reacción química para xerar un revestimento uniforme de carburo de silicio na superficie do crisol composto de carbono/carbono baixo certas condicións de temperatura e a protección do gas portador, utilizando dióxido de silicio e silicio metálico como materias primas nunha sinterización a alta temperatura. forno. Os resultados mostran que o tratamento a alta temperatura non só mellora a pureza e resistencia do revestimento sic, senón que tamén mellora moito a resistencia ao desgaste da superficie do composto de carbono/carbono e evita a corrosión da superficie do crisol polo vapor de SiO2. e átomos de osíxeno volátiles no forno de silicio monocristal. A vida útil do crisol aumenta nun 20% en comparación coa do crisol sen revestimento.

1.2 Aplicación e progreso da investigación no tubo guía de fluxo

O cilindro guía está situado encima do crisol (como se mostra na figura 1). No proceso de extracción de cristais, a diferenza de temperatura entre dentro e fóra do campo é grande, especialmente a superficie inferior está máis próxima ao material de silicio fundido, a temperatura é a máis alta e a corrosión por vapor de silicio é a máis grave.

Os investigadores inventaron un proceso sinxelo e unha boa resistencia á oxidación do revestimento antioxidación do tubo guía e método de preparación. Primeiro, cultivouse in situ unha capa de bigote de carburo de silicio na matriz do tubo guía, e despois preparouse unha capa externa densa de carburo de silicio, de xeito que se formou unha capa de transición SiCw entre a matriz e a capa superficial densa de carburo de silicio. , como se mostra na Figura 3. O coeficiente de expansión térmica estaba entre a matriz e o carburo de silicio. Pode reducir eficazmente o estrés térmico causado pola falta de coincidencia do coeficiente de expansión térmica.

A análise mostra que co aumento do contido de SiCw, o tamaño e o número de fendas no revestimento diminúen. Despois de 10 h oxidación en 1100℃aire, a taxa de perda de peso da mostra de revestimento é só do 0,87% ~ 8,87%, e a resistencia á oxidación e a resistencia ao choque térmico do revestimento de carburo de silicio melloran moito. Todo o proceso de preparación complétase continuamente mediante a deposición química de vapor, a preparación do revestimento de carburo de silicio simplifícase moito e o rendemento completo de toda a boquilla é reforzado.

Os investigadores propuxeron un método de fortalecemento da matriz e revestimento da superficie do tubo guía de grafito para o silicio monocristal czohr. A suspensión de carburo de silicio obtida recubriuse uniformemente na superficie do tubo guía de grafito cun espesor de revestimento de 30 ~ 50μm mediante revestimento con pincel ou método de revestimento por pulverización, e despois colocado nun forno de alta temperatura para a reacción in situ, a temperatura de reacción foi de 1850 ~ 2300℃, e a conservación da calor foi de 2 ~ 6 h. A capa exterior de SiC pódese usar nun forno de crecemento de cristal único de 24 polgadas (60,96 cm) e a temperatura de uso é de 1500℃, e compróbase que non hai rachaduras e caídas de po na superficie do cilindro guía de grafito despois das 1500h.

1.3 Aplicación e progreso da investigación no cilindro de illamento

Como un dos compoñentes clave do sistema de campo térmico de silicio monocristalino, o cilindro de illamento utilízase principalmente para reducir a perda de calor e controlar o gradiente de temperatura do ambiente do campo térmico. Como parte de apoio da capa de illamento da parede interior do forno de cristal único, a corrosión do vapor de silicio leva á caída de escoura e rachaduras do produto, o que finalmente leva á falla do produto.

Co fin de mellorar aínda máis a resistencia á corrosión do vapor de silicio do tubo de illamento composto C/C-sic, os investigadores colocaron os produtos preparados de tubos de illamento composto C/C-sic no forno de reacción de vapor químico e prepararon un denso revestimento de carburo de silicio no forno. superficie dos produtos de tubos de illamento composto C/ C-sic mediante proceso de deposición química de vapor. Os resultados mostran que, o proceso pode inhibir eficazmente a corrosión da fibra de carbono no núcleo do composto C/C-sic polo vapor de silicio, e a resistencia á corrosión do vapor de silicio aumenta de 5 a 10 veces en comparación co composto de carbono/carbono. e a vida útil do cilindro de illamento e a seguridade do ambiente do campo térmico melloran moito.

2.Conclusión e perspectiva

Revestimento de carburo de silicioúsase cada vez máis en materiais de campo térmico carbono/carbono debido á súa excelente resistencia á oxidación a altas temperaturas. Co aumento do tamaño dos materiais de campo térmico de carbono/carbono utilizados na produción de silicio monocristalino, como mellorar a uniformidade do revestimento de carburo de silicio na superficie dos materiais de campo térmico e mellorar a vida útil dos materiais de campo térmico de carbono/carbono converteuse nun problema urxente. a resolver.

Por outra banda, co desenvolvemento da industria do silicio monocristalino, a demanda de materiais de campo térmico de carbono/carbono de alta pureza tamén está aumentando e as nanofibras de SiC tamén se cultivan nas fibras de carbono internas durante a reacción. A ablación en masa e as taxas de ablación lineal dos compostos C/C-ZRC e C/C-sic ZrC preparados mediante experimentos son -0,32 mg/s e 2,57μm/s, respectivamente. As taxas de ablación de masa e liña dos compostos C/C-sic -ZrC son -0,24 mg/s e 1,66μm/s, respectivamente. Os compostos C/C-ZRC con nanofibras de SiC teñen mellores propiedades ablativas. Posteriormente, estudaranse os efectos de diferentes fontes de carbono no crecemento das nanofibras de SiC e o mecanismo das nanofibras de SiC que reforzan as propiedades ablativas dos compostos C/C-ZRC.

Preparouse un crisol composto de carbono/carbono de revestimento composto por proceso de permeación de vapor químico e reacción in situ. O revestimento composto estaba composto por revestimento de carburo de silicio (100 ~ 300μm), revestimento de silicona (10~20μm) e revestimento de nitruro de silicio (50~100μm), que podería inhibir eficazmente a corrosión do vapor de silicio na superficie interna do crisol composto carbono/carbono. No proceso de produción, a perda do crisol composto de carbono/carbono revestido de composto é de 0,04 mm por forno e a vida útil pode alcanzar os 180 tempos de forno.