ຄໍາຮ້ອງສະຫມັກແລະການຄົ້ນຄວ້າຄວາມຄືບຫນ້າຂອງການເຄືອບ SiC ໃນວັດສະດຸພາກສະຫນາມຄວາມຮ້ອນຄາບອນ / ກາກບອນສໍາລັບ monocrystalline silicon-2

1 ຄໍາຮ້ອງສະຫມັກແລະການຄົ້ນຄວ້າຄວາມຄືບຫນ້າຂອງການເຄືອບ silicon carbide ໃນວັດສະດຸພາກສະຫນາມຄວາມຮ້ອນຄາບອນ / ກາກບອນ

1.1 ການນໍາໃຊ້ແລະຄວາມຄືບຫນ້າການຄົ້ນຄວ້າໃນການກະກຽມ crucible

ໃນພາກສະຫນາມຄວາມຮ້ອນໄປເຊຍກັນດຽວ, ໄດ້ຄາບອນ/ຄາບອນ crucibleສ່ວນໃຫຍ່ແມ່ນໃຊ້ເປັນເຮືອບັນທຸກສໍາລັບວັດສະດຸຊິລິຄອນແລະຕິດຕໍ່ກັບquartz crucibleດັ່ງທີ່ສະແດງຢູ່ໃນຮູບທີ 2. ອຸນຫະພູມການເຮັດວຽກຂອງ crucible ຄາບອນ / ຄາບອນແມ່ນປະມານ 1450 ℃, ເຊິ່ງຖືກທໍາລາຍສອງເທົ່າຂອງຊິລິຄອນແຂງ (ຊິລິຄອນໄດອອກໄຊ) ແລະອາຍຊິລິຄອນ, ແລະສຸດທ້າຍ crucible ກາຍເປັນບາງຫຼືມີຮອຍແຕກວົງ. , ສົ່ງຜົນໃຫ້ຄວາມລົ້ມເຫຼວຂອງ crucible ໄດ້.

ການເຄືອບຄາບອນ / ຄາບອນປະສົມ crucible ໄດ້ຖືກກະກຽມໂດຍຂະບວນການ permeation vapor ເຄມີແລະການຕິກິຣິຍາຢູ່ໃນສະຖານທີ່. ການເຄືອບປະສົມແມ່ນປະກອບດ້ວຍການເຄືອບ silicon carbide (100 ~ 300μm), ການເຄືອບ silicon (10 ~ 20μm) ແລະ silicon nitride coating (50 ~ 100μm), ເຊິ່ງປະສິດທິພາບສາມາດຍັບຍັ້ງການກັດກ່ອນຂອງຊິລິໂຄນໄອນ້ໍາຢູ່ດ້ານໃນຂອງຄາບອນ / ກາກບອນປະສົມ. crucible. ໃນຂະບວນການຜະລິດ, ການສູນເສຍຂອງ crucible ກາກບອນ / ກາກບອນທີ່ເຄືອບປະສົມແມ່ນ 0.04 ມມຕໍ່ furnace, ແລະຊີວິດການບໍລິການສາມາດບັນລຸ 180 furnace.

ນັກຄົ້ນຄວ້າໄດ້ນໍາໃຊ້ວິທີການປະຕິກິລິຢາເຄມີເພື່ອສ້າງການເຄືອບ silicon carbide ເປັນເອກະພາບໃນດ້ານຂອງຄາບອນປະກອບ / ຄາບອນ crucible ພາຍໃຕ້ເງື່ອນໄຂອຸນຫະພູມສະເພາະໃດຫນຶ່ງແລະການປົກປ້ອງອາຍແກັສ carrier, ການນໍາໃຊ້ silicon dioxide ແລະໂລຫະ silicon ເປັນວັດຖຸດິບໃນການ sintering ອຸນຫະພູມສູງ. ເຕົາ. ຜົນໄດ້ຮັບສະແດງໃຫ້ເຫັນວ່າການປິ່ນປົວອຸນຫະພູມສູງບໍ່ພຽງແຕ່ປັບປຸງຄວາມບໍລິສຸດແລະຄວາມເຂັ້ມແຂງຂອງສານເຄືອບ sic, ແຕ່ຍັງປັບປຸງຄວາມຕ້ານທານການສວມໃສ່ຂອງຫນ້າດິນຂອງຄາບອນ / ຄາບອນປະສົມ, ແລະປ້ອງກັນການກັດກ່ອນຂອງຫນ້າດິນຂອງ crucible ໂດຍ vapor SiO. ແລະອະຕອມອົກຊີທີ່ລະເຫີຍໃນເຕົາຊິລິຄອນ monocrystal. ຊີວິດການບໍລິການຂອງ crucible ແມ່ນເພີ່ມຂຶ້ນ 20% ເມື່ອທຽບກັບ crucible ໂດຍບໍ່ມີການເຄືອບ sic.

1.2 ການນໍາໃຊ້ແລະຄວາມຄືບຫນ້າການຄົ້ນຄວ້າໃນທໍ່ແນະນໍາການໄຫຼ

ທໍ່ຄູ່ມືແມ່ນຕັ້ງຢູ່ຂ້າງເທິງ crucible (ດັ່ງທີ່ສະແດງຢູ່ໃນຮູບ 1). ໃນຂະບວນການດຶງໄປເຊຍກັນ, ຄວາມແຕກຕ່າງຂອງອຸນຫະພູມລະຫວ່າງພາຍໃນແລະພາຍນອກພາກສະຫນາມແມ່ນຂະຫນາດໃຫຍ່, ໂດຍສະເພາະແມ່ນດ້ານລຸ່ມແມ່ນໃກ້ຊິດກັບວັດສະດຸຊິລິຄອນ molten, ອຸນຫະພູມແມ່ນສູງທີ່ສຸດ, ແລະການກັດກ່ອນໂດຍ vapor ຊິລິຄອນແມ່ນຮ້າຍແຮງທີ່ສຸດ.

ນັກຄົ້ນຄວ້າໄດ້ປະດິດຂະບວນການທີ່ງ່າຍດາຍແລະການຕໍ່ຕ້ານການຜຸພັງທີ່ດີຂອງທໍ່ແນະນໍາການເຄືອບຕ້ານການຜຸພັງແລະວິທີການກະກຽມ. ຫນ້າທໍາອິດ, ຊັ້ນຂອງ silicon carbide whisker ໄດ້ຖືກປູກຢູ່ໃນ matrix ຂອງທໍ່ຄູ່ມື, ແລະຫຼັງຈາກນັ້ນຊັ້ນນອກຂອງ silicon carbide ຫນາແຫນ້ນໄດ້ຖືກກະກຽມ, ດັ່ງນັ້ນຊັ້ນ SiCw transition ໄດ້ສ້າງຕັ້ງຂຶ້ນລະຫວ່າງ matrix ແລະຊັ້ນຫນ້າ silicon carbide ຫນາແຫນ້ນ. , ດັ່ງທີ່ສະແດງຢູ່ໃນຮູບທີ 3. ຄ່າສໍາປະສິດຂອງການຂະຫຍາຍຄວາມຮ້ອນແມ່ນລະຫວ່າງ matrix ແລະ silicon carbide. ມັນສາມາດຫຼຸດຜ່ອນຄວາມກົດດັນຄວາມຮ້ອນທີ່ເກີດຈາກຄວາມບໍ່ກົງກັນຂອງຄ່າສໍາປະສິດການຂະຫຍາຍຕົວຄວາມຮ້ອນ.

ການວິເຄາະສະແດງໃຫ້ເຫັນວ່າດ້ວຍການເພີ່ມຂື້ນຂອງເນື້ອໃນ SiCw, ຂະຫນາດແລະຈໍານວນຂອງຮອຍແຕກໃນການເຄືອບຫຼຸດລົງ. ຫຼັງຈາກການຜຸພັງ 10h ໃນອາກາດ 1100 ℃, ອັດຕາການສູນເສຍນ້ໍາຫນັກຂອງຕົວຢ່າງການເຄືອບແມ່ນມີພຽງແຕ່ 0.87% ~ 8.87%, ແລະການຕໍ່ຕ້ານການຜຸພັງແລະການຕໍ່ຕ້ານຄວາມຮ້ອນຂອງການເຄືອບ silicon carbide ໄດ້ຖືກປັບປຸງຢ່າງຫຼວງຫຼາຍ. ຂະບວນການກະກຽມທັງຫມົດແມ່ນສໍາເລັດຢ່າງຕໍ່ເນື່ອງໂດຍການປ່ອຍອາຍພິດທາງເຄມີ, ການກະກຽມການເຄືອບ silicon carbide ແມ່ນງ່າຍດາຍຫຼາຍ, ແລະການປະຕິບັດທີ່ສົມບູນແບບຂອງ nozzle ທັງຫມົດແມ່ນເຂັ້ມແຂງ.

ນັກຄົ້ນຄວ້າໄດ້ສະເຫນີວິທີການສ້າງຄວາມເຂັ້ມແຂງມາຕຣິກເບື້ອງແລະການເຄືອບດ້ານຂອງທໍ່ຄູ່ມື graphite ສໍາລັບ czohr monocrystal silicon. slurry ຊິລິຄອນ carbide ທີ່ໄດ້ຮັບແມ່ນໄດ້ຖືກເຄືອບຢ່າງເປັນເອກະພາບຢູ່ດ້ານຂອງທໍ່ຄູ່ມື graphite ທີ່ມີຄວາມຫນາຂອງເຄືອບ 30 ~ 50 μmໂດຍວິທີການເຄືອບແປງຫຼືສີດພົ່ນ, ແລະຫຼັງຈາກນັ້ນວາງໄວ້ໃນເຕົາອົບທີ່ມີອຸນຫະພູມສູງສໍາລັບປະຕິກິລິຍາຢູ່ໃນສະຖານທີ່, ອຸນຫະພູມປະຕິກິລິຍາ. ແມ່ນ 1850 ~ 2300 ℃, ແລະການປົກປັກຮັກສາຄວາມຮ້ອນແມ່ນ 2 ~ 6h. ຊັ້ນນອກ SiC ສາມາດນໍາໃຊ້ໄດ້ໃນເຕົາອົບການຈະເລີນເຕີບໂຕໄປເຊຍກັນ 24 ໃນ (60.96 ຊຕມ), ແລະອຸນຫະພູມການນໍາໃຊ້ແມ່ນ 1500 ℃, ແລະພົບເຫັນວ່າບໍ່ມີຮອຍແຕກແລະຝຸ່ນຕົກຢູ່ໃນພື້ນຜິວຂອງກະບອກ graphite ຄູ່ມືຫຼັງຈາກ 1500h. .

1.3 ຄໍາຮ້ອງສະຫມັກແລະການຄົ້ນຄວ້າຄວາມຄືບຫນ້າໃນກະບອກ insulation

ເປັນຫນຶ່ງໃນອົງປະກອບທີ່ສໍາຄັນຂອງລະບົບພາກສະຫນາມຄວາມຮ້ອນ monocrystalline silicon, ທໍ່ insulation ສ່ວນໃຫຍ່ແມ່ນຖືກນໍາໃຊ້ເພື່ອຫຼຸດຜ່ອນການສູນເສຍຄວາມຮ້ອນແລະຄວບຄຸມ gradient ອຸນຫະພູມຂອງສະພາບແວດລ້ອມພາກສະຫນາມຄວາມຮ້ອນ. ໃນຖານະເປັນສ່ວນສະຫນັບສະຫນູນຂອງຊັ້ນ insulation ຝາພາຍໃນຂອງ furnace ໄປເຊຍກັນດຽວ, corrosion vapor ຊິລິຄອນນໍາໄປສູ່ການຫຼຸດລົງ slag ແລະ cracking ຂອງຜະລິດຕະພັນ, ຊຶ່ງໃນທີ່ສຸດນໍາໄປສູ່ຄວາມລົ້ມເຫຼວຂອງຜະລິດຕະພັນ.

ເພື່ອເພີ່ມຄວາມຕ້ານທານການກັດກ່ອນຂອງຊິລິໂຄນຂອງອາຍພິດຂອງທໍ່ insulation C / C-sic, ນັກຄົ້ນຄວ້າໄດ້ວາງຜະລິດຕະພັນທໍ່ insulation C / C-sic ທີ່ກຽມໄວ້ເຂົ້າໄປໃນເຕົາປະຕິກິລິຢາ vapor ເຄມີ, ແລະກະກຽມການເຄືອບ silicon carbide ຫນາແຫນ້ນໃສ່. ດ້ານຂອງຜະລິດຕະພັນທໍ່ insulation C/C-sic ໂດຍຂະບວນການປ່ອຍອາຍພິດທາງເຄມີ. ຜົນໄດ້ຮັບສະແດງໃຫ້ເຫັນວ່າ, ຂະບວນການມີປະສິດທິຜົນສາມາດຍັບຍັ້ງການ corrosion ຂອງເສັ້ນໄຍກາກບອນຢູ່ໃນຫຼັກຂອງ C / C-sic composite ໂດຍອາຍຊິລິຄອນ, ແລະຄວາມທົນທານຕໍ່ການກັດກ່ອນຂອງໄອຊິລິຄອນແມ່ນເພີ່ມຂຶ້ນໂດຍ 5 ຫາ 10 ເທົ່າເມື່ອທຽບໃສ່ກັບ carbon / carbon composite, ແລະຊີວິດການບໍລິການຂອງກະບອກ insulation ແລະຄວາມປອດໄພຂອງສະພາບແວດລ້ອມພາກສະຫນາມຄວາມຮ້ອນໄດ້ຖືກປັບປຸງຢ່າງຫຼວງຫຼາຍ.

2.ບົດສະຫຼຸບແລະຄວາມສົດໃສດ້ານ

ການເຄືອບ Silicon carbideຖືກນໍາໃຊ້ຢ່າງກວ້າງຂວາງໃນອຸປະກອນຄວາມຮ້ອນຂອງຄາບອນ / ກາກບອນເນື່ອງຈາກການຕໍ່ຕ້ານການຜຸພັງທີ່ດີເລີດໃນອຸນຫະພູມສູງ. ດ້ວຍຂະຫນາດຂອງວັດສະດຸພາກສະຫນາມຄວາມຮ້ອນຂອງຄາບອນ / ຄາບອນທີ່ໃຊ້ໃນການຜະລິດຊິລິໂຄນ monocrystalline, ວິທີການປັບປຸງຄວາມສອດຄ່ອງຂອງການເຄືອບ silicon carbide ເທິງຫນ້າດິນຂອງວັດສະດຸພາກສະຫນາມຄວາມຮ້ອນແລະປັບປຸງຊີວິດການບໍລິການຂອງວັດສະດຸພາກສະຫນາມຄວາມຮ້ອນຂອງຄາບອນ / ຄາບອນໄດ້ກາຍເປັນບັນຫາຮີບດ່ວນ. ທີ່ຈະແກ້ໄຂ.

ໃນທາງກົງກັນຂ້າມ, ດ້ວຍການພັດທະນາຂອງອຸດສາຫະກໍາຊິລິໂຄນ monocrystalline, ຄວາມຕ້ອງການວັດສະດຸພາກສະຫນາມຄວາມຮ້ອນຂອງຄາບອນ / ຄາບອນທີ່ມີຄວາມບໍລິສຸດສູງກໍ່ເພີ່ມຂຶ້ນ, ແລະ SiC nanofibers ຍັງເຕີບໃຫຍ່ຢູ່ໃນເສັ້ນໃຍຄາບອນພາຍໃນໃນລະຫວ່າງການປະຕິກິລິຍາ. ອັດຕາການ ablation ມະຫາຊົນ ແລະເສັ້ນຊື່ຂອງທາດປະສົມ C/ C-ZRC ແລະ C/ C-sic ZrC ທີ່ກະກຽມໂດຍການທົດລອງແມ່ນ -0.32 mg/s ແລະ 2.57 μm/s, ຕາມລໍາດັບ. ອັດຕາການ ablation ຂອງມະຫາຊົນແລະເສັ້ນຂອງ C/C-sic -ZrC composites ແມ່ນ -0.24mg/s ແລະ 1.66 μm/s, ຕາມລໍາດັບ. ອົງປະກອບຂອງ C/ C-ZRC ກັບ nanofibers SiC ມີຄຸນສົມບັດທີ່ດີຂຶ້ນ. ຕໍ່ມາ, ຜົນກະທົບຂອງແຫຼ່ງກາກບອນທີ່ແຕກຕ່າງກັນຕໍ່ການຂະຫຍາຍຕົວຂອງ nanofibers SiC ແລະກົນໄກຂອງ SiC nanofibers ເສີມສ້າງຄຸນສົມບັດ ablative ຂອງ C / C-ZRC composites ຈະຖືກສຶກສາ.

ເວລາປະກາດ: 22-22-2024