1 कार्बन/कार्बन थर्मल क्षेत्र सामग्री में सिलिकॉन कार्बाइड कोटिंग का अनुप्रयोग और अनुसंधान प्रगति
1.1 क्रूसिबल तैयारी में अनुप्रयोग और अनुसंधान प्रगति
एकल क्रिस्टल तापीय क्षेत्र में,कार्बन/कार्बन क्रूसिबलमुख्य रूप से सिलिकॉन सामग्री के लिए एक ले जाने वाले बर्तन के रूप में उपयोग किया जाता है और इसके संपर्क में हैक्वार्ट्ज क्रूसिबल, जैसा कि चित्र 2 में दिखाया गया है। कार्बन/कार्बन क्रूसिबल का कार्य तापमान लगभग 1450℃ है, जो ठोस सिलिकॉन (सिलिकॉन डाइऑक्साइड) और सिलिकॉन वाष्प के दोहरे क्षरण के अधीन है, और अंत में क्रूसिबल पतला हो जाता है या रिंग क्रैक हो जाता है , जिसके परिणामस्वरूप क्रूसिबल विफल हो गया।
रासायनिक वाष्प पारगमन प्रक्रिया और इन-सीटू प्रतिक्रिया द्वारा एक मिश्रित कोटिंग कार्बन/कार्बन मिश्रित क्रूसिबल तैयार किया गया था। मिश्रित कोटिंग सिलिकॉन कार्बाइड कोटिंग (100~300μm), सिलिकॉन कोटिंग (10~20μm) और सिलिकॉन नाइट्राइड कोटिंग (50~100μm) से बनी थी, जो कार्बन/कार्बन मिश्रित की आंतरिक सतह पर सिलिकॉन वाष्प के क्षरण को प्रभावी ढंग से रोक सकती थी। क्रूसिबल. उत्पादन प्रक्रिया में, मिश्रित लेपित कार्बन/कार्बन मिश्रित क्रूसिबल का नुकसान प्रति भट्ठी 0.04 मिमी है, और सेवा जीवन 180 भट्ठी बार तक पहुंच सकता है।
शोधकर्ताओं ने उच्च तापमान सिंटरिंग में कच्चे माल के रूप में सिलिकॉन डाइऑक्साइड और सिलिकॉन धातु का उपयोग करके, कुछ तापमान स्थितियों और वाहक गैस की सुरक्षा के तहत कार्बन/कार्बन मिश्रित क्रूसिबल की सतह पर एक समान सिलिकॉन कार्बाइड कोटिंग उत्पन्न करने के लिए एक रासायनिक प्रतिक्रिया विधि का उपयोग किया। भट्टी. परिणाम बताते हैं कि उच्च तापमान उपचार न केवल सिक कोटिंग की शुद्धता और ताकत में सुधार करता है, बल्कि कार्बन/कार्बन मिश्रित की सतह के पहनने के प्रतिरोध में भी काफी सुधार करता है, और SiO वाष्प द्वारा क्रूसिबल की सतह के क्षरण को रोकता है। और मोनोक्रिस्टल सिलिकॉन भट्टी में वाष्पशील ऑक्सीजन परमाणु। बिना सिक कोटिंग वाले क्रूसिबल की तुलना में क्रूसिबल का सेवा जीवन 20% बढ़ जाता है।
1.2 फ्लो गाइड ट्यूब में अनुप्रयोग और अनुसंधान प्रगति
गाइड सिलेंडर क्रूसिबल के ऊपर स्थित है (जैसा कि चित्र 1 में दिखाया गया है)। क्रिस्टल खींचने की प्रक्रिया में, क्षेत्र के अंदर और बाहर के बीच तापमान का अंतर बड़ा होता है, विशेष रूप से निचली सतह पिघले हुए सिलिकॉन सामग्री के सबसे करीब होती है, तापमान सबसे अधिक होता है, और सिलिकॉन वाष्प द्वारा संक्षारण सबसे गंभीर होता है।
शोधकर्ताओं ने गाइड ट्यूब एंटी-ऑक्सीडेशन कोटिंग और तैयारी विधि की एक सरल प्रक्रिया और अच्छे ऑक्सीकरण प्रतिरोध का आविष्कार किया। सबसे पहले, गाइड ट्यूब के मैट्रिक्स पर सिलिकॉन कार्बाइड व्हिस्कर की एक परत उगाई गई थी, और फिर एक घने सिलिकॉन कार्बाइड बाहरी परत तैयार की गई थी, ताकि मैट्रिक्स और घने सिलिकॉन कार्बाइड सतह परत के बीच एक SiCw संक्रमण परत बन जाए। , जैसा कि चित्र 3 में दिखाया गया है। थर्मल विस्तार का गुणांक मैट्रिक्स और सिलिकॉन कार्बाइड के बीच था। यह थर्मल विस्तार गुणांक के बेमेल के कारण होने वाले थर्मल तनाव को प्रभावी ढंग से कम कर सकता है।
विश्लेषण से पता चलता है कि SiCw सामग्री में वृद्धि के साथ, कोटिंग में दरारों का आकार और संख्या कम हो जाती है। 1100 ℃ हवा में 10 घंटे ऑक्सीकरण के बाद, कोटिंग नमूने की वजन घटाने की दर केवल 0.87% ~ 8.87% है, और सिलिकॉन कार्बाइड कोटिंग के ऑक्सीकरण प्रतिरोध और थर्मल शॉक प्रतिरोध में काफी सुधार हुआ है। पूरी तैयारी प्रक्रिया रासायनिक वाष्प जमाव द्वारा लगातार पूरी की जाती है, सिलिकॉन कार्बाइड कोटिंग की तैयारी बहुत सरल होती है, और पूरे नोजल के व्यापक प्रदर्शन को मजबूत किया जाता है।
शोधकर्ताओं ने सीज़ोहर मोनोक्रिस्टल सिलिकॉन के लिए ग्रेफाइट गाइड ट्यूब के मैट्रिक्स को मजबूत करने और सतह कोटिंग की एक विधि का प्रस्ताव दिया। प्राप्त सिलिकॉन कार्बाइड घोल को ब्रश कोटिंग या स्प्रे कोटिंग विधि द्वारा 30 ~ 50 माइक्रोन की कोटिंग मोटाई के साथ ग्रेफाइट गाइड ट्यूब की सतह पर समान रूप से लेपित किया गया था, और फिर इन-सीटू प्रतिक्रिया के लिए एक उच्च तापमान भट्टी में रखा गया था, प्रतिक्रिया तापमान 1850~2300 ℃ था, और ताप संरक्षण 2~6 घंटे था। SiC बाहरी परत का उपयोग 24 इंच (60.96 सेमी) सिंगल क्रिस्टल ग्रोथ फर्नेस में किया जा सकता है, और उपयोग का तापमान 1500 ℃ है, और यह पाया गया है कि 1500h के बाद ग्रेफाइट गाइड सिलेंडर की सतह पर कोई दरार और गिरने वाला पाउडर नहीं है .
1.3 इन्सुलेशन सिलेंडर में अनुप्रयोग और अनुसंधान प्रगति
मोनोक्रिस्टलाइन सिलिकॉन थर्मल फील्ड सिस्टम के प्रमुख घटकों में से एक के रूप में, इन्सुलेशन सिलेंडर का उपयोग मुख्य रूप से गर्मी के नुकसान को कम करने और थर्मल फील्ड वातावरण के तापमान ढाल को नियंत्रित करने के लिए किया जाता है। एकल क्रिस्टल भट्ठी की आंतरिक दीवार इन्सुलेशन परत के सहायक भाग के रूप में, सिलिकॉन वाष्प संक्षारण से उत्पाद में स्लैग गिरता है और टूट जाता है, जो अंततः उत्पाद की विफलता का कारण बनता है।
सी/सी-सिक कंपोजिट इंसुलेशन ट्यूब के सिलिकॉन वाष्प संक्षारण प्रतिरोध को और बढ़ाने के लिए, शोधकर्ताओं ने तैयार सी/सी-सिक कंपोजिट इंसुलेशन ट्यूब उत्पादों को रासायनिक वाष्प प्रतिक्रिया भट्टी में डाला, और घने सिलिकॉन कार्बाइड कोटिंग तैयार की। रासायनिक वाष्प जमाव प्रक्रिया द्वारा सी/सी-सिक मिश्रित इन्सुलेशन ट्यूब उत्पादों की सतह। नतीजे बताते हैं कि, यह प्रक्रिया सिलिकॉन वाष्प द्वारा सी/सी-सिक कंपोजिट के मूल पर कार्बन फाइबर के संक्षारण को प्रभावी ढंग से रोक सकती है, और कार्बन/कार्बन कंपोजिट की तुलना में सिलिकॉन वाष्प का संक्षारण प्रतिरोध 5 से 10 गुना बढ़ जाता है। और इन्सुलेशन सिलेंडर की सेवा जीवन और थर्मल क्षेत्र पर्यावरण की सुरक्षा में काफी सुधार हुआ है।
2.निष्कर्ष और संभावना
सिलिकॉन कार्बाइड कोटिंगउच्च तापमान पर उत्कृष्ट ऑक्सीकरण प्रतिरोध के कारण कार्बन/कार्बन थर्मल क्षेत्र सामग्री में इसका अधिक से अधिक व्यापक रूप से उपयोग किया जाता है। मोनोक्रिस्टलाइन सिलिकॉन उत्पादन में प्रयुक्त कार्बन/कार्बन थर्मल फील्ड सामग्रियों के बढ़ते आकार के साथ, थर्मल फील्ड सामग्रियों की सतह पर सिलिकॉन कार्बाइड कोटिंग की एकरूपता में सुधार कैसे किया जाए और कार्बन/कार्बन थर्मल फील्ड सामग्रियों की सेवा जीवन में सुधार कैसे किया जाए, यह एक जरूरी समस्या बन गई है। हल किया जाना है.
दूसरी ओर, मोनोक्रिस्टलाइन सिलिकॉन उद्योग के विकास के साथ, उच्च शुद्धता वाले कार्बन/कार्बन थर्मल क्षेत्र सामग्री की मांग भी बढ़ रही है, और प्रतिक्रिया के दौरान आंतरिक कार्बन फाइबर पर SiC नैनोफाइबर भी उगाए जाते हैं। प्रयोगों द्वारा तैयार किए गए C/ C-ZRC और C/ C-sic ZrC कंपोजिट की द्रव्यमान पृथक्करण और रैखिक पृथक्करण दरें क्रमशः -0.32 mg/s और 2.57 μm/s हैं। C/ C-sic -ZrC कंपोजिट की द्रव्यमान और लाइन एब्लेशन दरें क्रमशः -0.24mg/s और 1.66 μm/s हैं। SiC नैनोफाइबर के साथ C/C-ZRC कंपोजिट में बेहतर एब्लेटिव गुण होते हैं। बाद में, SiC नैनोफाइबर के विकास पर विभिन्न कार्बन स्रोतों के प्रभाव और C/C-ZRC कंपोजिट के एब्लेटिव गुणों को मजबूत करने वाले SiC नैनोफाइबर के तंत्र का अध्ययन किया जाएगा।
रासायनिक वाष्प पारगमन प्रक्रिया और इन-सीटू प्रतिक्रिया द्वारा एक मिश्रित कोटिंग कार्बन/कार्बन मिश्रित क्रूसिबल तैयार किया गया था। मिश्रित कोटिंग सिलिकॉन कार्बाइड कोटिंग (100~300μm), सिलिकॉन कोटिंग (10~20μm) और सिलिकॉन नाइट्राइड कोटिंग (50~100μm) से बनी थी, जो कार्बन/कार्बन मिश्रित की आंतरिक सतह पर सिलिकॉन वाष्प के क्षरण को प्रभावी ढंग से रोक सकती थी। क्रूसिबल. उत्पादन प्रक्रिया में, मिश्रित लेपित कार्बन/कार्बन मिश्रित क्रूसिबल का नुकसान प्रति भट्ठी 0.04 मिमी है, और सेवा जीवन 180 भट्ठी बार तक पहुंच सकता है।
पोस्ट करने का समय: फरवरी-22-2024