1 Anvendelse og forskningsfremgang av silisiumkarbidbelegg i karbon/karbon termiske feltmaterialer
1.1 Anvendelse og forskningsfremgang i smeltedigelpreparering
I det termiske enkeltkrystallfeltet erkarbon/karbon digelbrukes hovedsakelig som bærekar for silisiummateriale og er i kontakt medkvarts digel, som vist i figur 2. Arbeidstemperaturen til karbon/karbon-digelen er omtrent 1450℃, som utsettes for dobbel erosjon av fast silisium (silisiumdioksyd) og silisiumdamp, og til slutt blir digelen tynn eller har en ringsprekker, noe som resulterer i at digelen svikter.
En komposittbelegg karbon/karbon-komposittdigel ble fremstilt ved kjemisk dampgjennomtrengningsprosess og in-situ-reaksjon. Komposittbelegget var sammensatt av silisiumkarbidbelegg (100~300μm), silisiumbelegg (10~20μm) og silisiumnitridbelegg (50~100μm), som effektivt kan hemme korrosjonen av silisiumdamp på den indre overflaten av karbon/karbon-komposittdigelen. I produksjonsprosessen er tapet av den komposittbelagte karbon/karbon-komposittdigelen 0,04 mm per ovn, og levetiden kan nå 180 ovnstider.
Forskerne brukte en kjemisk reaksjonsmetode for å generere et jevnt silisiumkarbidbelegg på overflaten av karbon/karbon-komposittdigelen under visse temperaturforhold og beskyttelse av bæregass, ved å bruke silisiumdioksid og silisiummetall som råmaterialer i en høytemperatursintring. ovn. Resultatene viser at høytemperaturbehandlingen ikke bare forbedrer renheten og styrken til sic-belegget, men forbedrer også slitestyrken på overflaten av karbon/karbon-kompositten, og forhindrer korrosjon av overflaten av digelen av SiO-damp. og flyktige oksygenatomer i monokrystall silisiumovnen. Levetiden til digelen økes med 20 % sammenlignet med digelen uten sic-belegg.
1.2 Anvendelse og forskningsfremgang i strømningslederrør
Styresylinderen er plassert over digelen (som vist i figur 1). I prosessen med krystalltrekking er temperaturforskjellen mellom inne og utenfor feltet stor, spesielt bunnflaten er nærmest det smeltede silisiummaterialet, temperaturen er høyest, og korrosjonen av silisiumdamp er den mest alvorlige.
Forskerne fant opp en enkel prosess og god oksidasjonsmotstand for antioksidasjonsbelegg og forberedelsesmetode for styrerøret. Først ble et lag med silisiumkarbidhårhår dyrket in-situ på matrisen til føringsrøret, og deretter ble det fremstilt et tett ytre lag av silisiumkarbid, slik at det ble dannet et SiCw overgangslag mellom matrisen og det tette silisiumkarbidoverflatelaget , som vist i figur 3. Koeffisienten for termisk ekspansjon var mellom matrisen og silisiumkarbid. Det kan effektivt redusere den termiske spenningen forårsaket av misforholdet mellom termisk ekspansjonskoeffisient.
Analysen viser at med økningen av SiCw-innhold, reduseres størrelsen og antallet sprekker i belegget. Etter 10 timers oksidasjon i 1100℃luft, er vekttapshastigheten til beleggprøven bare 0,87% ~ 8,87%, og oksidasjonsmotstanden og termisk sjokkmotstanden til silisiumkarbidbelegget er sterkt forbedret. Hele forberedelsesprosessen fullføres kontinuerlig med kjemisk dampavsetning, fremstillingen av silisiumkarbidbelegg er sterkt forenklet, og den omfattende ytelsen til hele dysen styrkes.
Forskerne foreslo en metode for matriseforsterkning og overflatebelegging av grafittlederrør for czohr monokrystall silisium. Den oppnådde silisiumkarbidoppslemmingen ble jevnt belagt på overflaten av grafittføringsrøret med en beleggtykkelse på 30~50μm ved penselbelegging eller spraybeleggingsmetode, og deretter plassert i en høytemperaturovn for in-situ reaksjon, var reaksjonstemperaturen 1850~2300℃, og varmekonserveringen var 2~6 timer. SiC ytre lag kan brukes i en 24 tommer (60,96 cm) enkrystall vekstovn, og brukstemperaturen er 1500℃, og det er funnet at det ikke er noen sprekker og fallende pulver på overflaten av grafittstyresylinderen etter 1500 timer.
1.3 Anvendelse og forskningsfremgang i isolasjonssylinder
Som en av nøkkelkomponentene i det monokrystallinske silisium termiske feltsystemet, brukes isolasjonssylinderen hovedsakelig til å redusere varmetapet og kontrollere temperaturgradienten til det termiske feltmiljøet. Som en støttende del av det indre veggisolasjonslaget til en krystallovn, fører silisiumdampkorrosjon til slaggfall og sprekkdannelse av produktet, noe som til slutt fører til produktfeil.
For ytterligere å forbedre silisiumdampkorrosjonsmotstanden til C/C-sic komposittisolasjonsrøret, la forskerne de forberedte C/C-sic komposittisolasjonsrørproduktene inn i den kjemiske dampreaksjonsovnen, og forberedte tett silisiumkarbidbelegg på overflaten av C/C-sic komposittisolasjonsrørprodukter ved kjemisk dampavsetningsprosess. Resultatene viser at, Prosessen effektivt kan hemme korrosjonen av karbonfiber på kjernen av C/C-sic-kompositt med silisiumdamp, og korrosjonsmotstanden til silisiumdamp økes med 5 til 10 ganger sammenlignet med karbon/karbonkompositt, og levetiden til isolasjonssylinderen og sikkerheten til det termiske feltmiljøet er sterkt forbedret.
2.Konklusjon og utsikter
Silisiumkarbidbelegger mer og mer utbredt i karbon/karbon termiske feltmaterialer på grunn av sin utmerkede oksidasjonsmotstand ved høy temperatur. Med den økende størrelsen på karbon/karbon termiske feltmaterialer som brukes i monokrystallinsk silisiumproduksjon, har det blitt et presserende problem å forbedre jevnheten til silisiumkarbidbelegg på overflaten av termiske feltmaterialer og forbedre levetiden til karbon/karbon termiske feltmaterialer skal løses.
På den annen side, med utviklingen av den monokrystallinske silisiumindustrien, øker også etterspørselen etter høyrente karbon/karbon termiske feltmaterialer, og SiC nanofibre dyrkes også på de interne karbonfibrene under reaksjonen. Masseablasjons- og lineære ablasjonshastigheter for C/C-ZRC og C/C-sic ZrC-kompositter fremstilt ved eksperimenter er -0,32 mg/s og 2,57μm/s, henholdsvis. Masse- og linjeablasjonshastighetene til C/C-sic-ZrC-kompositter er -0,24mg/s og 1,66μm/s, henholdsvis. C/C-ZRC-komposittene med SiC nanofibre har bedre ablative egenskaper. Senere vil effekten av forskjellige karbonkilder på veksten av SiC nanofibre og mekanismen til SiC nanofibre som forsterker de ablative egenskapene til C/C-ZRC kompositter bli studert.
En komposittbelegg karbon/karbon-komposittdigel ble fremstilt ved kjemisk dampgjennomtrengningsprosess og in-situ-reaksjon. Komposittbelegget var sammensatt av silisiumkarbidbelegg (100~300μm), silisiumbelegg (10~20μm) og silisiumnitridbelegg (50~100μm), som effektivt kan hemme korrosjonen av silisiumdamp på den indre overflaten av karbon/karbon-komposittdigelen. I produksjonsprosessen er tapet av den komposittbelagte karbon/karbon-komposittdigelen 0,04 mm per ovn, og levetiden kan nå 180 ovnstider.
Innleggstid: 22. februar 2024