SiC dangos taikymas ir mokslinių tyrimų eiga anglies/anglies terminio lauko medžiagose monokristaliniam siliciui-2

1 Silicio karbido dangos taikymas ir mokslinių tyrimų pažanga anglies/anglies terminio lauko medžiagose

1.1 Taikymas ir tyrimų pažanga ruošiant tiglį

Vienkristaliniame šiluminiame lauke,anglis/anglies tiglisdaugiausia naudojamas kaip silicio medžiagos pernešimo indas ir liečiasi sukvarcinis tiglis, kaip parodyta 2 paveiksle. Anglies / anglies tiglio darbinė temperatūra yra apie 1450 ℃, kuri veikiama dvigubos kieto silicio (silicio dioksido) ir silicio garų erozijos, ir galiausiai tiglis tampa plonas arba atsiranda žiedinis įtrūkimas. , todėl tiglis sugenda.

Kompozitinės dangos anglies / anglies kompozicinis tiglis buvo paruoštas cheminio garų prasiskverbimo procesu ir in situ reakcija. Kompozitinė danga buvo sudaryta iš silicio karbido dangos (100–300 μm), silicio dangos (10–20 μm) ir silicio nitrido dangos (50–100 μm), kuri galėtų veiksmingai slopinti silicio garų koroziją ant vidinio anglies / anglies kompozito paviršiaus. tiglis. Gamybos procese sudėtinio dengto anglies / anglies kompozicinio tiglio nuostoliai yra 0,04 mm vienai krosnyje, o eksploatavimo laikas gali siekti 180 krosnies kartų.

Tyrėjai naudojo cheminės reakcijos metodą, kad sukurtų vienodą silicio karbido dangą ant anglies/anglies kompozitinio tiglio paviršiaus esant tam tikroms temperatūros sąlygoms ir apsaugotų nešančias dujas, naudojant silicio dioksidą ir silicio metalą kaip žaliavas aukštoje temperatūroje sukepinant. krosnis. Rezultatai rodo, kad apdorojimas aukštoje temperatūroje ne tik pagerina sic dangos grynumą ir stiprumą, bet ir labai pagerina anglies / anglies kompozito paviršiaus atsparumą dilimui ir apsaugo nuo SiO garų tiglio paviršiaus korozijos. ir lakiųjų deguonies atomų monokristalinėje silicio krosnyje. Tiglio tarnavimo laikas pailgėja 20%, palyginti su tigliu be dangos.

1.2 Srauto kreipiamojo vamzdžio taikymas ir tyrimų pažanga

Kreipiantis cilindras yra virš tiglio (kaip parodyta 1 paveiksle). Kristalų traukimo procese temperatūros skirtumas lauke ir lauke yra didelis, ypač apatinis paviršius yra arčiausiai išlydyto silicio medžiagos, temperatūra yra aukščiausia, o silicio garų korozija yra rimčiausia.

Mokslininkai išrado paprastą kreipiamojo vamzdžio antioksidacinės dangos procesą ir gerą atsparumą oksidacijai bei paruošimo metodą. Pirmiausia ant kreipiamojo vamzdelio matricos in situ buvo užaugintas silicio karbido ūsų sluoksnis, o po to buvo paruoštas tankus silicio karbido išorinis sluoksnis, kad tarp matricos ir tankaus silicio karbido paviršiaus sluoksnio susidarytų SiCw pereinamasis sluoksnis. , kaip parodyta 3 paveiksle. Šiluminio plėtimosi koeficientas buvo tarp matricos ir silicio karbido. Tai gali veiksmingai sumažinti šiluminį įtampą, kurią sukelia šiluminio plėtimosi koeficiento neatitikimas.

Analizė rodo, kad didėjant SiCw kiekiui, mažėja dangos įtrūkimų dydis ir skaičius. Po 10 valandų oksidacijos 1100 ℃ ore, dangos mėginio svorio netekimo greitis yra tik 0,87% ~ 8,87%, o silicio karbido dangos atsparumas oksidacijai ir atsparumas šiluminiam smūgiui labai pagerėja. Visas paruošimo procesas nuolat baigiamas cheminiu garų nusodinimu, silicio karbido dangos paruošimas labai supaprastinamas ir sustiprinamas visapusiškas viso purkštuko veikimas.

Mokslininkai pasiūlė matricos stiprinimo ir grafito kreipiamojo vamzdžio, skirto czohr monokristaliniam siliciui, paviršiaus padengimo metodą. Gauta silicio karbido suspensija buvo tolygiai padengta grafito kreipiamojo vamzdžio paviršiumi 30–50 μm dangos storiu padengiant teptuku arba purškiant dengimo metodu, o po to įdėta į aukštos temperatūros krosnį in situ reakcijai, reakcijos temperatūrai. buvo 1850–2300 ℃, o šilumos išsaugojimas buvo 2–6 val. SiC išorinis sluoksnis gali būti naudojamas 24 colių (60,96 cm) monokristalų auginimo krosnyje, o naudojimo temperatūra yra 1500 ℃, ir nustatyta, kad po 1500 val. ant grafito kreipiamojo cilindro paviršiaus nėra įtrūkimų ir krintančių miltelių. .

1.3 Izoliacinių cilindrų taikymas ir tyrimų pažanga

Kaip vienas iš pagrindinių monokristalinio silicio terminio lauko sistemos komponentų, izoliacinis cilindras daugiausia naudojamas šilumos nuostoliams sumažinti ir šilumos lauko aplinkos temperatūros gradientui valdyti. Silicio garų korozija, kaip atraminė monokristalinės krosnies sienelės izoliacijos sluoksnio dalis, sukelia šlako kritimą ir gaminio įtrūkimus, o tai galiausiai sukelia gaminio gedimą.

Siekdami dar labiau padidinti C/C-sic kompozitinio izoliacinio vamzdžio atsparumą silicio garų korozijai, mokslininkai paruoštus C/C-sic kompozitinius izoliacinio vamzdžio gaminius įdėjo į cheminės garų reakcijos krosnį, o ant jo paruošė tankią silicio karbido dangą. C/C-sic kompozicinių izoliacinių vamzdžių gaminių paviršius cheminio nusodinimo garais būdu. Rezultatai rodo, kad procesas gali veiksmingai slopinti anglies pluošto koroziją ant C / C-sic kompozito šerdies silicio garais, o silicio garų atsparumas korozijai padidėja 5–10 kartų, palyginti su anglies / anglies kompozitu, o izoliacinio cilindro tarnavimo laikas ir šiluminio lauko aplinkos sauga labai pagerėjo.

2.Išvada ir perspektyva

Silicio karbido dangayra vis plačiau naudojamas anglies / anglies terminio lauko medžiagose dėl puikaus atsparumo oksidacijai aukštoje temperatūroje. Didėjant anglies / anglies terminio lauko medžiagų, naudojamų monokristalinio silicio gamyboje, dydžiui, kaip pagerinti silicio karbido dangos vienodumą ant šiluminio lauko medžiagų paviršiaus ir pagerinti anglies / anglies terminio lauko medžiagų tarnavimo laiką, tapo neatidėliotina problema. turi būti išspręstas.

Kita vertus, vystantis monokristalinio silicio pramonei, didėja ir didelio grynumo anglies/anglies terminio lauko medžiagų poreikis, o reakcijos metu SiC nanopluoštai taip pat auginami ant vidinių anglies pluoštų. Eksperimentais paruoštų C/C-ZRC ir C/C-sic ZrC kompozitų masės abliacijos ir tiesinės abliacijos greitis yra atitinkamai -0,32 mg/s ir 2,57 μm/s. C/C-sic -ZrC kompozitų masės ir linijos abliacijos greitis yra atitinkamai -0,24 mg/s ir 1,66 μm/s. C / C-ZRC kompozitai su SiC nanopluoštais turi geresnes abliacines savybes. Vėliau bus tiriamas skirtingų anglies šaltinių poveikis SiC nanopluoštų augimui bei SiC nanopluoštų mechanizmas, sustiprinantis C/C-ZRC kompozitų abliacines savybes.

Kompozitinės dangos anglies / anglies kompozicinis tiglis buvo paruoštas cheminio garų prasiskverbimo procesu ir in situ reakcija. Kompozitinė danga buvo sudaryta iš silicio karbido dangos (100–300 μm), silicio dangos (10–20 μm) ir silicio nitrido dangos (50–100 μm), kuri galėtų veiksmingai slopinti silicio garų koroziją ant vidinio anglies / anglies kompozito paviršiaus. tiglis. Gamybos procese sudėtinio dengto anglies / anglies kompozicinio tiglio nuostoliai yra 0,04 mm vienai krosnyje, o eksploatavimo laikas gali siekti 180 krosnies kartų.