1 Toepassing en onderzoeksvoortgang van siliciumcarbidecoating in koolstof/koolstof thermische veldmaterialen
1.1 Toepassing en onderzoeksvoortgang bij de bereiding van smeltkroezen
In het thermische veld met één kristal is dekoolstof/koolstofkroeswordt voornamelijk gebruikt als draagvat voor siliciummateriaal en staat in contact met dekwarts smeltkroes, zoals weergegeven in figuur 2. De werktemperatuur van de koolstof/koolstofkroes bedraagt ongeveer 1450 ℃, die wordt onderworpen aan de dubbele erosie van vast silicium (siliciumdioxide) en siliciumdamp, en uiteindelijk wordt de smeltkroes dun of vertoont hij een ringscheur , resulterend in het falen van de smeltkroes.
Een koolstof/koolstofcomposietkroes met composietcoating werd vervaardigd door middel van een chemisch damppermeatieproces en een in-situ reactie. De composietcoating bestond uit een siliciumcarbidecoating (100 ~ 300 μm), siliciumcoating (10 ~ 20 μm) en siliciumnitridecoating (50 ~ 100 μm), die de corrosie van siliciumdamp op het binnenoppervlak van koolstof / koolstofcomposiet effectief zou kunnen remmen smeltkroes. Tijdens het productieproces bedraagt het verlies van de met composiet beklede koolstof/koolstof-composietkroes 0,04 mm per oven en kan de levensduur 180 oventijden bereiken.
De onderzoekers gebruikten een chemische reactiemethode om onder bepaalde temperatuuromstandigheden en bescherming van het draaggas een uniforme siliciumcarbidecoating op het oppervlak van de koolstof/koolstofcomposietkroes te genereren, waarbij siliciumdioxide en siliciummetaal als grondstoffen werden gebruikt bij het sinteren op hoge temperatuur. oven. De resultaten tonen aan dat de behandeling bij hoge temperaturen niet alleen de zuiverheid en sterkte van de sic-coating verbetert, maar ook de slijtvastheid van het oppervlak van het koolstof/koolstofcomposiet aanzienlijk verbetert en de corrosie van het oppervlak van de smeltkroes door SiO-damp voorkomt. en vluchtige zuurstofatomen in de monokristallijne siliciumoven. De levensduur van de kroes wordt met 20% verlengd vergeleken met die van de kroes zonder sic-coating.
1.2 Toepassing en onderzoeksvoortgang in stroomgeleidingsbuis
De geleidecilinder bevindt zich boven de smeltkroes (zoals weergegeven in figuur 1). Tijdens het kristaltrekken is het temperatuurverschil tussen binnen en buiten het veld groot, vooral het bodemoppervlak bevindt zich het dichtst bij het gesmolten siliciummateriaal, de temperatuur is het hoogst en de corrosie door siliciumdamp is het ernstigst.
De onderzoekers bedachten een eenvoudig proces en een goede oxidatieweerstand van de anti-oxidatiecoating en bereidingsmethode van de geleidebuis. Eerst werd een laag siliciumcarbidewhisker in situ op de matrix van de geleidebuis gegroeid en vervolgens werd een dichte buitenlaag van siliciumcarbide voorbereid, zodat een SiCw-overgangslaag werd gevormd tussen de matrix en de dichte oppervlaktelaag van siliciumcarbide. , zoals weergegeven in figuur 3. De thermische uitzettingscoëfficiënt lag tussen de matrix en siliciumcarbide. Het kan de thermische spanning die wordt veroorzaakt door de mismatch van de thermische uitzettingscoëfficiënt effectief verminderen.
Uit de analyse blijkt dat met de toename van het SiCw-gehalte de grootte en het aantal scheuren in de coating afnemen. Na 10 uur oxidatie in lucht van 1100 ℃ is het gewichtsverlies van het coatingmonster slechts 0,87% ~ 8,87% en zijn de oxidatieweerstand en thermische schokbestendigheid van de siliciumcarbidecoating aanzienlijk verbeterd. Het hele voorbereidingsproces wordt continu voltooid door chemische dampafzetting, de voorbereiding van de siliciumcarbidecoating wordt aanzienlijk vereenvoudigd en de uitgebreide prestaties van het hele mondstuk worden versterkt.
De onderzoekers stelden een methode voor voor matrixversterking en oppervlaktecoating van grafietgeleidingsbuis voor czohr monokristallijn silicium. De verkregen siliciumcarbide-slurry werd gelijkmatig gecoat op het oppervlak van de grafietgeleidingsbuis met een coatingdikte van 30 ~ 50 μm door middel van borstelcoating of sproeicoating, en vervolgens in een hogetemperatuuroven geplaatst voor in-situ reactie, de reactietemperatuur was 1850 ~ 2300 ℃ en het hittebehoud was 2 ~ 6 uur. De SiC-buitenlaag kan worden gebruikt in een eenkristalgroeioven van 24 inch (60,96 cm), en de gebruikstemperatuur is 1500 ℃, en er is vastgesteld dat er na 1500 uur geen krakend en vallend poeder op het oppervlak van de grafietgeleidingscilinder zit. .
1.3 Toepassing en onderzoeksvoortgang in isolatiecilinders
Als een van de belangrijkste componenten van het thermische veldsysteem van monokristallijn silicium, wordt de isolatiecilinder voornamelijk gebruikt om warmteverlies te verminderen en de temperatuurgradiënt van de thermische veldomgeving te regelen. Als ondersteunend onderdeel van de binnenwandisolatielaag van een eenkristaloven leidt siliciumdampcorrosie tot slakdruppels en barsten van het product, wat uiteindelijk leidt tot productfalen.
Om de siliciumdampcorrosieweerstand van de C/C-sic composietisolatiebuis verder te verbeteren, plaatsten de onderzoekers de voorbereide C/C-sic composietisolatiebuisproducten in de chemische dampreactieoven en bereidden ze een dichte siliciumcarbidecoating voor op de oppervlak van de C/C-sic composiet isolatiebuisproducten door middel van chemische dampafzetting. De resultaten laten zien dat het proces de corrosie van koolstofvezels op de kern van C/C-sic-composiet door siliciumdamp effectief kan remmen, en dat de corrosieweerstand van siliciumdamp 5 tot 10 keer toeneemt in vergelijking met koolstof/koolstofcomposiet. en de levensduur van de isolatiecilinder en de veiligheid van de thermische veldomgeving zijn aanzienlijk verbeterd.
2. Conclusie en vooruitzicht
Siliciumcarbide coatingwordt steeds vaker gebruikt in koolstof/koolstof thermische veldmaterialen vanwege de uitstekende oxidatieweerstand bij hoge temperaturen. Met de toenemende omvang van koolstof/koolstof thermische veldmaterialen die worden gebruikt bij de productie van monokristallijn silicium, is het verbeteren van de uniformiteit van de siliciumcarbidecoating op het oppervlak van thermische veldmaterialen en het verbeteren van de levensduur van koolstof/koolstof thermische veldmaterialen een urgent probleem geworden op te lossen.
Aan de andere kant neemt met de ontwikkeling van de monokristallijne siliciumindustrie ook de vraag naar zeer zuivere koolstof/koolstof thermische veldmaterialen toe, en tijdens de reactie worden ook SiC-nanovezels op de interne koolstofvezels gekweekt. De massa-ablatie- en lineaire ablatiesnelheden van C/C-ZRC- en C/C-sic ZrC-composieten die door experimenten zijn bereid, zijn respectievelijk -0,32 mg/s en 2,57 μm/s. De massa- en lijnablatiesnelheden van C/C-sic-ZrC-composieten zijn respectievelijk -0,24 mg/s en 1,66 μm/s. De C/C-ZRC-composieten met SiC-nanovezels hebben betere ablatieve eigenschappen. Later zullen de effecten van verschillende koolstofbronnen op de groei van SiC-nanovezels en het mechanisme van SiC-nanovezels dat de ablatieve eigenschappen van C/C-ZRC-composieten versterkt, worden bestudeerd.
Een koolstof/koolstofcomposietkroes met composietcoating werd vervaardigd door middel van een chemisch damppermeatieproces en een in-situ reactie. De composietcoating bestond uit een siliciumcarbidecoating (100 ~ 300 μm), siliciumcoating (10 ~ 20 μm) en siliciumnitridecoating (50 ~ 100 μm), die de corrosie van siliciumdamp op het binnenoppervlak van koolstof / koolstofcomposiet effectief zou kunnen remmen smeltkroes. Tijdens het productieproces bedraagt het verlies van de met composiet beklede koolstof/koolstof-composietkroes 0,04 mm per oven en kan de levensduur 180 oventijden bereiken.
Posttijd: 22 februari 2024