1 कार्बन/कार्बन थर्मल फील्ड मटेरियलमध्ये सिलिकॉन कार्बाइड कोटिंगचा अनुप्रयोग आणि संशोधन प्रगती
1.1 क्रूसिबल तयारीमध्ये अर्ज आणि संशोधन प्रगती
सिंगल क्रिस्टल थर्मल फील्डमध्ये, दकार्बन/कार्बन क्रूसिबलहे प्रामुख्याने सिलिकॉन सामग्रीसाठी वाहून नेणारे भांडे म्हणून वापरले जाते आणि त्याच्या संपर्कात आहेक्वार्ट्ज क्रूसिबल, आकृती 2 मध्ये दर्शविल्याप्रमाणे. कार्बन/कार्बन क्रूसिबलचे कार्यरत तापमान सुमारे 1450℃ आहे, जे घन सिलिकॉन (सिलिकॉन डायऑक्साइड) आणि सिलिकॉन वाफ यांच्या दुहेरी इरोशनच्या अधीन आहे आणि शेवटी क्रूसिबल पातळ होते किंवा त्याला रिंग क्रॅक होते. , परिणामी क्रूसिबल अपयशी ठरते.
कार्बन/कार्बन संमिश्र क्रुसिबलचे संमिश्र लेप रासायनिक वाष्प प्रवेश प्रक्रियेद्वारे आणि इन-सीटू प्रतिक्रियाद्वारे तयार केले गेले. संमिश्र कोटिंग सिलिकॉन कार्बाइड कोटिंग (100~300μm), सिलिकॉन कोटिंग (10~20μm) आणि सिलिकॉन नायट्राइड कोटिंग (50~100μm) बनलेले होते, जे कार्बन/कार्बन संमिश्राच्या आतील पृष्ठभागावर सिलिकॉन वाफेचे गंज प्रभावीपणे रोखू शकते. क्रूसिबल उत्पादन प्रक्रियेत, मिश्रित लेपित कार्बन/कार्बन संमिश्र क्रुसिबलचे नुकसान प्रति भट्टी 0.04 मिमी आहे आणि सेवा आयुष्य 180 भट्टीच्या वेळा पोहोचू शकते.
संशोधकांनी उच्च-तापमानाच्या सिंटरिंगमध्ये कच्चा माल म्हणून सिलिकॉन डायऑक्साइड आणि सिलिकॉन धातूचा वापर करून, विशिष्ट तापमान परिस्थितीत कार्बन/कार्बन संमिश्र क्रूसिबलच्या पृष्ठभागावर एकसमान सिलिकॉन कार्बाइड कोटिंग तयार करण्यासाठी आणि वाहक वायूचे संरक्षण करण्यासाठी रासायनिक अभिक्रिया पद्धतीचा वापर केला. भट्टी परिणाम दर्शविते की उच्च तापमान उपचार केवळ sic कोटिंगची शुद्धता आणि सामर्थ्य सुधारत नाही, तर कार्बन/कार्बन संमिश्र पृष्ठभागाच्या पोशाख प्रतिरोधकतेत देखील मोठ्या प्रमाणात सुधारणा करते आणि SiO वाष्पाने क्रूसिबलच्या पृष्ठभागावर गंजण्यापासून प्रतिबंधित करते. आणि मोनोक्रिस्टल सिलिकॉन भट्टीतील अस्थिर ऑक्सिजन अणू. sic कोटिंगशिवाय क्रूसिबलच्या तुलनेत क्रूसिबलचे सेवा आयुष्य 20% वाढले आहे.
1.2 प्रवाह मार्गदर्शक ट्यूबमध्ये अनुप्रयोग आणि संशोधन प्रगती
मार्गदर्शक सिलेंडर क्रूसिबलच्या वर स्थित आहे (आकृती 1 मध्ये दर्शविल्याप्रमाणे). क्रिस्टल खेचण्याच्या प्रक्रियेत, शेताच्या आतील आणि बाहेरील तापमानातील फरक मोठा असतो, विशेषत: तळाचा पृष्ठभाग वितळलेल्या सिलिकॉन सामग्रीच्या सर्वात जवळ असतो, तापमान सर्वात जास्त असते आणि सिलिकॉन वाफेद्वारे गंजणे सर्वात गंभीर असते.
संशोधकांनी मार्गदर्शक ट्यूब अँटी-ऑक्सिडेशन कोटिंग आणि तयारी पद्धतीची एक सोपी प्रक्रिया आणि चांगला ऑक्सिडेशन प्रतिरोध शोधला. प्रथम, मार्गदर्शक ट्यूबच्या मॅट्रिक्सवर सिलिकॉन कार्बाइड व्हिस्करचा एक थर इन-सीटू वाढविला गेला आणि नंतर दाट सिलिकॉन कार्बाइड बाह्य स्तर तयार केला गेला, ज्यामुळे मॅट्रिक्स आणि दाट सिलिकॉन कार्बाइड पृष्ठभागाच्या दरम्यान एक SiCw संक्रमण स्तर तयार झाला. , आकृती 3 मध्ये दर्शविल्याप्रमाणे. थर्मल विस्ताराचे गुणांक मॅट्रिक्स आणि सिलिकॉन कार्बाइड दरम्यान होते. हे थर्मल विस्तार गुणांक जुळत नसल्यामुळे होणारा थर्मल ताण प्रभावीपणे कमी करू शकतो.
विश्लेषण दर्शविते की SiCw सामग्री वाढल्याने, कोटिंगमधील क्रॅकचा आकार आणि संख्या कमी होते. 1100 ℃ हवेमध्ये 10h ऑक्सिडेशन नंतर, कोटिंग नमुन्याचे वजन कमी करण्याचा दर केवळ 0.87% ~ 8.87% आहे आणि सिलिकॉन कार्बाइड कोटिंगचा ऑक्सिडेशन प्रतिरोध आणि थर्मल शॉक प्रतिरोध मोठ्या प्रमाणात सुधारला आहे. संपूर्ण तयारी प्रक्रिया रासायनिक वाष्प जमा करून सतत पूर्ण केली जाते, सिलिकॉन कार्बाइड कोटिंगची तयारी मोठ्या प्रमाणात सरलीकृत केली जाते आणि संपूर्ण नोजलची सर्वसमावेशक कामगिरी मजबूत केली जाते.
संशोधकांनी सीझोहर मोनोक्रिस्टल सिलिकॉनसाठी मॅट्रिक्स मजबूत करण्याची आणि ग्रेफाइट मार्गदर्शक ट्यूबच्या पृष्ठभागावरील आवरणाची पद्धत प्रस्तावित केली. प्राप्त सिलिकॉन कार्बाइड स्लरी ग्रेफाइट मार्गदर्शक ट्यूबच्या पृष्ठभागावर ब्रश लेप किंवा स्प्रे कोटिंग पद्धतीने 30 ~ 50 μm च्या कोटिंग जाडीसह एकसमान लेपित केली गेली आणि नंतर इन-सीटू प्रतिक्रिया, प्रतिक्रिया तापमानासाठी उच्च तापमानाच्या भट्टीत ठेवली. 1850 ~ 2300 ℃, आणि उष्णता संरक्षण 2~ 6h होते. SiC बाह्य थर 24 in(60.96 cm) सिंगल क्रिस्टल ग्रोथ फर्नेसमध्ये वापरला जाऊ शकतो आणि वापर तापमान 1500 ℃ आहे आणि असे आढळून आले की 1500h नंतर ग्रेफाइट मार्गदर्शक सिलिंडरच्या पृष्ठभागावर क्रॅकिंग आणि फॉलिंग पावडर नाही. .
1.3 इन्सुलेशन सिलेंडरमध्ये अर्ज आणि संशोधन प्रगती
मोनोक्रिस्टलाइन सिलिकॉन थर्मल फील्ड सिस्टमच्या मुख्य घटकांपैकी एक म्हणून, इन्सुलेशन सिलेंडरचा वापर प्रामुख्याने उष्णतेचे नुकसान कमी करण्यासाठी आणि थर्मल फील्ड वातावरणातील तापमान ग्रेडियंट नियंत्रित करण्यासाठी केला जातो. सिंगल क्रिस्टल फर्नेसच्या आतील भिंतीच्या इन्सुलेशन लेयरचा आधारभूत भाग म्हणून, सिलिकॉन वाष्प गंजामुळे उत्पादनाचा स्लॅग ड्रॉप आणि क्रॅक होतो, ज्यामुळे शेवटी उत्पादन अपयशी ठरते.
C/C-sic संमिश्र इन्सुलेशन ट्यूबचा सिलिकॉन वाष्प गंजरोधक वाढवण्यासाठी, संशोधकांनी तयार केलेली C/C-sic संमिश्र इन्सुलेशन ट्यूब उत्पादने रासायनिक वाष्प अभिक्रिया भट्टीत टाकली आणि त्यावर दाट सिलिकॉन कार्बाइड कोटिंग तयार केली. रासायनिक वाष्प जमा प्रक्रियेद्वारे C/C-sic मिश्रित इन्सुलेशन ट्यूब उत्पादनांची पृष्ठभाग. परिणाम दाखवतात की, प्रक्रिया C/C-sic कंपोझिटच्या गाभ्यावरील कार्बन फायबरचे क्षरण सिलिकॉन वाफेने प्रभावीपणे रोखू शकते आणि कार्बन/कार्बन संमिश्राच्या तुलनेत सिलिकॉन वाफेचा गंज प्रतिकार 5 ते 10 पटीने वाढतो, आणि इन्सुलेशन सिलेंडरचे सेवा जीवन आणि थर्मल फील्ड वातावरणाची सुरक्षा मोठ्या प्रमाणात सुधारली आहे.
2. निष्कर्ष आणि संभावना
सिलिकॉन कार्बाइड कोटिंगकार्बन/कार्बन थर्मल फील्ड मटेरियलमध्ये अधिकाधिक प्रमाणात वापरले जाते कारण उच्च तापमानात उत्कृष्ट ऑक्सिडेशन प्रतिरोधक आहे. मोनोक्रिस्टलाइन सिलिकॉन उत्पादनात वापरल्या जाणाऱ्या कार्बन/कार्बन थर्मल फील्ड मटेरियलच्या वाढत्या आकारामुळे, थर्मल फील्ड मटेरियलच्या पृष्ठभागावर सिलिकॉन कार्बाइड कोटिंगची एकसमानता कशी सुधारायची आणि कार्बन/कार्बन थर्मल फील्ड मटेरियलचे सेवा आयुष्य कसे सुधारायचे ही एक तातडीची समस्या बनली आहे. सोडवणे.
दुसरीकडे, मोनोक्रिस्टलाइन सिलिकॉन उद्योगाच्या विकासासह, उच्च-शुद्धता कार्बन/कार्बन थर्मल फील्ड सामग्रीची मागणी देखील वाढत आहे आणि प्रतिक्रिया दरम्यान अंतर्गत कार्बन तंतूंवर SiC नॅनोफायबर्स देखील वाढतात. प्रयोगांद्वारे तयार केलेल्या C/ C-ZRC आणि C/ C-sic ZrC संमिश्रांचे वस्तुमान पृथक्करण आणि रेखीय पृथक्करण दर अनुक्रमे -0.32 mg/s आणि 2.57 μm/s आहेत. C/C-sic -ZrC कंपोझिटचे वस्तुमान आणि रेषेचे पृथक्करण दर अनुक्रमे -0.24mg/s आणि 1.66 μm/s आहेत. SiC नॅनोफायबर्ससह C/ C-ZRC कंपोझिटमध्ये चांगले कमी करणारे गुणधर्म आहेत. नंतर, SiC नॅनोफायबर्सच्या वाढीवर वेगवेगळ्या कार्बन स्त्रोतांचा प्रभाव आणि C/C-ZRC कंपोझिटच्या कमी गुणधर्मांना बळकटी देणारी SiC नॅनोफायबर्सची यंत्रणा यांचा अभ्यास केला जाईल.
कार्बन/कार्बन संमिश्र क्रुसिबलचे संमिश्र लेप रासायनिक वाष्प प्रवेश प्रक्रियेद्वारे आणि इन-सीटू प्रतिक्रियाद्वारे तयार केले गेले. संमिश्र कोटिंग सिलिकॉन कार्बाइड कोटिंग (100~300μm), सिलिकॉन कोटिंग (10~20μm) आणि सिलिकॉन नायट्राइड कोटिंग (50~100μm) बनलेले होते, जे कार्बन/कार्बन संमिश्राच्या आतील पृष्ठभागावर सिलिकॉन वाफेचे गंज प्रभावीपणे रोखू शकते. क्रूसिबल उत्पादन प्रक्रियेत, मिश्रित लेपित कार्बन/कार्बन संमिश्र क्रुसिबलचे नुकसान प्रति भट्टी 0.04 मिमी आहे आणि सेवा आयुष्य 180 भट्टीच्या वेळा पोहोचू शकते.
पोस्ट वेळ: फेब्रुवारी-22-2024