1 Progresso da aplicação e pesquisa do revestimento de carboneto de silício em materiais de campo térmico de carbono/carbono
1.1 Aplicação e progresso da pesquisa na preparação de cadinho
No campo térmico de cristal único, ocadinho de carbono/carbonoé usado principalmente como recipiente de transporte para material de silício e está em contato com ocadinho de quartzo, conforme mostrado na Figura 2. A temperatura de trabalho do cadinho de carbono/carbono é de cerca de 1450℃, que é submetido à dupla erosão do silício sólido (dióxido de silício) e do vapor de silício e, finalmente, o cadinho torna-se fino ou apresenta uma rachadura no anel, resultando na falha do cadinho.
Um cadinho composto de carbono / carbono com revestimento compósito foi preparado por processo químico de permeação de vapor e reação in-situ. O revestimento compósito era composto por revestimento de carboneto de silício (100~300μm), revestimento de silicone (10~20μm) e revestimento de nitreto de silício (50~100μm), o que poderia efetivamente inibir a corrosão do vapor de silício na superfície interna do cadinho composto de carbono/carbono. No processo de produção, a perda do cadinho composto de carbono/carbono revestido com compósito é de 0,04 mm por forno, e a vida útil pode chegar a 180 vezes o forno.
Os pesquisadores usaram um método de reação química para gerar um revestimento uniforme de carboneto de silício na superfície do cadinho composto de carbono/carbono sob certas condições de temperatura e a proteção do gás de arraste, usando dióxido de silício e silício metálico como matéria-prima em uma sinterização de alta temperatura. forno. Os resultados mostram que o tratamento a alta temperatura não só melhora a pureza e a resistência do revestimento sic, mas também melhora muito a resistência ao desgaste da superfície do compósito carbono/carbono e evita a corrosão da superfície do cadinho pelo vapor de SiO e átomos de oxigênio voláteis no forno de silício monocristalino. A vida útil do cadinho é aumentada em 20% em comparação com a do cadinho sem revestimento sic.
1.2 Aplicação e progresso da pesquisa em tubo guia de fluxo
O cilindro guia está localizado acima do cadinho (conforme mostrado na Figura 1). No processo de extração do cristal, a diferença de temperatura entre o interior e o exterior do campo é grande, especialmente a superfície inferior está mais próxima do material de silício fundido, a temperatura é a mais alta e a corrosão pelo vapor de silício é a mais grave.
Os pesquisadores inventaram um processo simples e boa resistência à oxidação do revestimento antioxidante do tubo guia e método de preparação. Primeiro, uma camada de whisker de carboneto de silício foi cultivada in-situ na matriz do tubo guia e, em seguida, uma camada externa densa de carboneto de silício foi preparada, de modo que uma camada de transição SiCw foi formada entre a matriz e a camada superficial densa de carboneto de silício. , conforme mostrado na Figura 3. O coeficiente de expansão térmica ficou entre a matriz e o carboneto de silício. Pode efetivamente reduzir o estresse térmico causado pela incompatibilidade do coeficiente de expansão térmica.
A análise mostra que com o aumento do teor de SiCw, o tamanho e o número de fissuras no revestimento diminuem. Após 10h oxidação em 1100℃ar, a taxa de perda de peso da amostra de revestimento é de apenas 0,87% ~ 8,87%, e a resistência à oxidação e a resistência ao choque térmico do revestimento de carboneto de silício são bastante melhoradas. Todo o processo de preparação é concluído continuamente pela deposição química de vapor, a preparação do revestimento de carboneto de silício é bastante simplificada e o desempenho abrangente de todo o bico é reforçado.
Os pesquisadores propuseram um método de fortalecimento da matriz e revestimento superficial do tubo guia de grafite para silício monocristalino czohr. A pasta de carboneto de silício obtida foi revestida uniformemente na superfície do tubo guia de grafite com uma espessura de revestimento de 30~50μm pelo método de revestimento com pincel ou revestimento por spray e, em seguida, colocado em um forno de alta temperatura para reação in-situ, a temperatura de reação foi de 1850 ~ 2300℃, e a preservação do calor foi de 2 a 6h. A camada externa de SiC pode ser usada em um forno de crescimento de cristal único de 24 pol. (60,96 cm) e a temperatura de uso é de 1500℃, e verifica-se que não há rachaduras e queda de pó na superfície do cilindro guia de grafite após 1500h.
1.3 Aplicação e progresso da pesquisa em cilindros de isolamento
Como um dos principais componentes do sistema de campo térmico de silício monocristalino, o cilindro de isolamento é usado principalmente para reduzir a perda de calor e controlar o gradiente de temperatura do ambiente do campo térmico. Como parte de suporte da camada de isolamento da parede interna do forno de cristal único, a corrosão por vapor de silício leva à queda da escória e à rachadura do produto, o que eventualmente leva à falha do produto.
A fim de aumentar ainda mais a resistência à corrosão por vapor de silício do tubo de isolamento composto C/ C-sic, os pesquisadores colocaram os produtos de tubo de isolamento composto C/ C-sic preparados no forno de reação de vapor químico e prepararam um revestimento denso de carboneto de silício no superfície dos produtos de tubo de isolamento composto C / C-sic por processo químico de deposição de vapor. Os resultados mostram que, o processo pode efetivamente inibir a corrosão da fibra de carbono no núcleo do compósito C/C-sic pelo vapor de silício, e a resistência à corrosão do vapor de silício é aumentada em 5 a 10 vezes em comparação com o compósito carbono/carbono, e a vida útil do cilindro de isolamento e a segurança do ambiente do campo térmico são bastante melhoradas.
2.Conclusão e perspectiva
Revestimento de carboneto de silícioé cada vez mais amplamente utilizado em materiais de campo térmico de carbono/carbono devido à sua excelente resistência à oxidação em altas temperaturas. Com o tamanho crescente dos materiais de campo térmico de carbono/carbono usados na produção de silício monocristalino, como melhorar a uniformidade do revestimento de carboneto de silício na superfície dos materiais de campo térmico e melhorar a vida útil dos materiais de campo térmico de carbono/carbono tornou-se um problema urgente para ser resolvido.
Por outro lado, com o desenvolvimento da indústria de silício monocristalino, a demanda por materiais de campo térmico de carbono/carbono de alta pureza também está aumentando, e nanofibras de SiC também crescem nas fibras internas de carbono durante a reação. As taxas de ablação em massa e de ablação linear dos compósitos C/ C-ZRC e C/ C-sic ZrC preparados por experimentos são -0,32 mg/s e 2,57μm/s, respectivamente. As taxas de ablação de massa e linha dos compósitos C/ C-sic -ZrC são -0,24mg/s e 1,66μm/s, respectivamente. Os compósitos C/C-ZRC com nanofibras de SiC apresentam melhores propriedades ablativas. Posteriormente, serão estudados os efeitos de diferentes fontes de carbono no crescimento de nanofibras de SiC e o mecanismo das nanofibras de SiC reforçando as propriedades ablativas de compósitos C/C-ZRC.
Um cadinho composto de carbono / carbono com revestimento compósito foi preparado por processo químico de permeação de vapor e reação in-situ. O revestimento compósito era composto por revestimento de carboneto de silício (100~300μm), revestimento de silicone (10~20μm) e revestimento de nitreto de silício (50~100μm), o que poderia efetivamente inibir a corrosão do vapor de silício na superfície interna do cadinho composto de carbono/carbono. No processo de produção, a perda do cadinho composto de carbono/carbono revestido com compósito é de 0,04 mm por forno, e a vida útil pode chegar a 180 vezes o forno.
Horário da postagem: 22 de fevereiro de 2024