1 Szilícium-karbid bevonat alkalmazása és kutatási előrehaladása szén/szén termikus mező anyagokban
1.1 Alkalmazás és kutatás előrehaladása a tégely előkészítésében
Az egykristály termikus térben aszén/szén tégelyfőként szilíciumanyag hordozóedényeként használják, és érintkezik akvarctégelyA szén/szén tégely üzemi hőmérséklete körülbelül 1450 ℃, amely a szilárd szilícium (szilícium-dioxid) és a szilíciumgőz kétszeres eróziójának van kitéve, és végül a tégely elvékonyodik vagy gyűrűs repedés keletkezik. , ami a tégely meghibásodását eredményezi.
Kémiai gőzpermeációs eljárással és in situ reakcióval kompozit bevonatú szén/szén kompozit tégelyt készítettek. A kompozit bevonat szilícium-karbid bevonatból (100-300 μm), szilícium bevonatból (10-20 μm) és szilícium-nitrid bevonatból (50-100 μm) állt, amelyek hatékonyan gátolhatták a szilíciumgőz korrózióját a szén/szén kompozit belső felületén. olvasztótégely. A gyártási folyamat során a kompozit bevonatú szén/szén kompozit tégely vesztesége kemencénként 0,04 mm, élettartama pedig elérheti a 180 kemenceidőt.
A kutatók kémiai reakciómódszerrel egységes szilícium-karbid bevonatot hoztak létre a szén/szén kompozit tégely felületén bizonyos hőmérsékleti viszonyok mellett és a vivőgáz védelme mellett, szilícium-dioxidot és szilíciumfémet használva nyersanyagként a magas hőmérsékletű szinterezés során. kemence. Az eredmények azt mutatják, hogy a magas hőmérsékletű kezelés nemcsak a sic bevonat tisztaságát és szilárdságát javítja, hanem nagymértékben javítja a szén/szén kompozit felületének kopásállóságát, és megakadályozza a tégely felületének SiO gőz általi korrózióját. és illékony oxigénatomok a monokristályos szilícium kemencében. A tégely élettartama 20%-kal megnövekszik a bevonat nélküli tégelyéhez képest.
1.2 Alkalmazási és kutatási előrehaladás az áramlásvezető csövekben
A vezetőhenger a tégely felett található (az 1. ábrán látható módon). A kristályhúzás során nagy a hőmérsékletkülönbség a mezőn belül és kívül, különösen az alsó felület van a legközelebb az olvadt szilícium anyaghoz, a hőmérséklet a legmagasabb, és a szilíciumgőz által okozott korrózió a legsúlyosabb.
A kutatók egy egyszerű eljárást és jó oxidációs ellenállást találtak ki a vezetőcső oxidációgátló bevonatára és előkészítésére. Először in situ szilícium-karbid whisker réteget növesztettek a vezetőcső mátrixára, majd egy sűrű szilícium-karbid külső réteget készítettek, így a mátrix és a sűrű szilícium-karbid felületi réteg között SiCw átmeneti réteg alakult ki. A hőtágulási együttható a mátrix és a szilícium-karbid között volt. Hatékonyan csökkentheti a hőtágulási együttható eltérése által okozott hőfeszültséget.
Az elemzés azt mutatja, hogy a SiCw tartalom növekedésével a bevonat repedéseinek mérete és száma csökken. 10 órás oxidáció után 1100 ℃ levegőben a bevonatminta tömegvesztesége csak 0,87% ~ 8,87%, és a szilícium-karbid bevonat oxidációs ellenállása és hősokkállósága jelentősen javul. A teljes előkészítési folyamatot folyamatosan kémiai gőzleválasztással fejezik be, a szilícium-karbid bevonat elkészítése jelentősen leegyszerűsödik, és az egész fúvóka átfogó teljesítménye megerősödik.
A kutatók egy módszert javasoltak a grafit vezetőcső mátrixerősítésére és felületbevonására czohr monokristályos szilíciumhoz. A kapott szilícium-karbid szuszpenziót a grafit vezetőcső felületére egyenletesen bevontuk 30-50 μm vastagságú bevonattal ecsettel vagy szórással, majd magas hőmérsékletű kemencébe helyeztük in situ reakcióhoz, a reakció hőmérsékletét. 1850-2300 ℃ volt, és a hőmegőrzés 2-6 óra volt. A SiC külső réteg 24 hüvelykes (60,96 cm) egykristály növesztő kemencében használható, és a használati hőmérséklet 1500 ℃, és azt találták, hogy 1500 óra elteltével nincs repedés és lehulló por a grafit vezetőhenger felületén. .
1.3 A szigetelőhenger alkalmazásának és kutatásának előrehaladása
A monokristályos szilícium termikus térrendszer egyik kulcsfontosságú elemeként a szigetelő hengert elsősorban a hőveszteség csökkentésére és a hőtér környezet hőmérsékleti gradiensének szabályozására használják. Az egykristályos kemence belső falának szigetelőrétegének alátámasztó részeként a szilíciumgőz korrózió salakcseppekhez és a termék megrepedéséhez vezet, ami végül a termék meghibásodásához vezet.
A C/C-sic kompozit szigetelőcső szilíciumgőz-korrózióállóságának további növelése érdekében a kutatók az elkészített C/C-sic kompozit szigetelőcső termékeket a kémiai gőzreakciós kemencébe helyezték, és sűrű szilícium-karbid bevonatot készítettek a kemencére. A C/C-sic kompozit szigetelőcső termékek felülete kémiai gőzleválasztási eljárással. Az eredmények azt mutatják, hogy az eljárás hatékonyan gátolja a szénszál korrózióját a C/C-sic kompozit magján szilíciumgőz hatására, és a szilíciumgőz korrózióállósága 5-10-szeresére nő a szén/szén kompozithoz képest, valamint a szigetelőhenger élettartama és a hőtér környezetének biztonsága nagymértékben javul.
2. Következtetés és kilátás
Szilícium-karbid bevonategyre szélesebb körben használják szén/szén termikus mező anyagokban, mivel kiváló oxidációállósága magas hőmérsékleten. A monokristályos szilíciumgyártásban használt szén/szén hőmező anyagok méretének növekedésével sürgető problémává vált, hogyan lehet javítani a szilícium-karbid bevonat egyenletességét a hőmezős anyagok felületén és javítani a szén/szén hőmező anyagok élettartamát. megoldandó.
Másrészt a monokristályos szilícium ipar fejlődésével a nagy tisztaságú szén/szén hőmező anyagok iránti igény is növekszik, és a reakció során a belső szénszálakon SiC nanoszálakat is termesztenek. A kísérletekkel előállított C/C-ZRC és C/C-sic ZrC kompozitok tömegablációs és lineáris ablációs sebessége -0,32 mg/s, illetve 2,57 μm/s. A C/C-sic -ZrC kompozitok tömege és vonalablációs sebessége -0,24 mg/s, illetve 1,66 μm/s. A SiC nanoszálakat tartalmazó C/C-ZRC kompozitok jobb ablatív tulajdonságokkal rendelkeznek. A későbbiekben a különböző szénforrások SiC nanoszálak növekedésére gyakorolt hatását, valamint a C/C-ZRC kompozitok ablatív tulajdonságait erősítő SiC nanoszálak mechanizmusát vizsgáljuk.
Kémiai gőzpermeációs eljárással és in situ reakcióval kompozit bevonatú szén/szén kompozit tégelyt készítettek. A kompozit bevonat szilícium-karbid bevonatból (100-300 μm), szilícium bevonatból (10-20 μm) és szilícium-nitrid bevonatból (50-100 μm) állt, amelyek hatékonyan gátolhatták a szilíciumgőz korrózióját a szén/szén kompozit belső felületén. olvasztótégely. A gyártási folyamat során a kompozit bevonatú szén/szén kompozit tégely vesztesége kemencénként 0,04 mm, élettartama pedig elérheti a 180 kemenceidőt.
Feladás időpontja: 2024.02.22