Производња соларне фотонапонске енергије постала је светска нова енергетска индустрија која највише обећава. У поређењу са соларним ћелијама од полисилицијума и аморфног силицијума, монокристални силицијум, као материјал за производњу фотонапонске енергије, има високу фотоелектричну конверзију и изванредне комерцијалне предности, и постао је главни ток соларне фотонапонске производње енергије. Чохралски (ЦЗ) је једна од главних метода за припрему монокристалног силицијума. Састав монокристалне пећи Чохралског укључује систем пећи, вакуумски систем, гасни систем, систем термичког поља и електрични систем управљања. Систем топлотног поља је један од најважнијих услова за раст монокристалног силицијума, а на квалитет монокристалног силицијума директно утиче дистрибуција температурног градијента топлотног поља.
Компоненте топлотног поља се углавном састоје од угљеничних материјала (графитни материјали и композитни материјали угљеник/угљеник), који су подељени на потпорне делове, функционалне делове, грејне елементе, заштитне делове, материјале за топлотну изолацију, итд., према својим функцијама, као приказано на слици 1. Како величина монокристалног силицијума наставља да расте, тако се повећавају и захтеви за величином за компоненте термичког поља. Композитни материјали угљеник/угљеник постају први избор за термичке материјале за монокристални силицијум због његове стабилности димензија и одличних механичких својстава.
У процесу цзоцхралциан монокристалног силицијума, топљење силицијумског материјала ће произвести силицијумску пару и прскање растопљеног силицијума, што ће резултирати ерозијом силицификације угљеник/угљеник топлотних материјала, а механичка својства и радни век материјала угљеник/угљеник топлотног поља су озбиљно погођени. Стога, како смањити ерозију силицификације угљеник/угљеник материјала за термичка поља и побољшати њихов радни век, постало је једна од уобичајених брига произвођача монокристалног силицијума и произвођача материјала са топлотним пољем угљеника/угљеника.Превлака од силицијум карбидаје постао први избор за заштиту површинских премаза угљеник/угљеник материјала термичког поља због своје одличне отпорности на термички удар и отпорности на хабање.
У овом раду, полазећи од угљеник/угљеник термопољских материјала који се користе у производњи монокристалног силицијума, представљени су главни начини припреме, предности и недостаци силицијум карбидног премаза. На основу тога, разматра се примена и напредак истраживања силицијум карбидног премаза у материјалима топлотних поља угљеник/угљеник према карактеристикама материјала топлотних поља угљеник/угљеник и сугестије и правци развоја заштите површинских премаза угљеник/угљеник материјала термичког поља. се износе.
1 Технологија припреме одпремаз од силицијум карбида
1.1 Метод уградње
Метода уградње се често користи за припрему унутрашњег премаза од силицијум карбида у систему композитних материјала Ц/Ц-сиц. Ова метода прво користи мешани прах за омотавање композитног материјала угљеник/угљеник, а затим врши топлотну обраду на одређеној температури. Између мешаног праха и површине узорка долази до низа сложених физичко-хемијских реакција да би се формирао премаз. Његова предност је у томе што је процес једноставан, само један процес може припремити густе матричне композитне материјале без пукотина; Мала промена величине од предформе до финалног производа; Погодно за било коју структуру ојачану влакнима; Између премаза и подлоге може се формирати одређени градијент композиције, који се добро комбинује са подлогом. Међутим, постоје и недостаци, као што је хемијска реакција на високој температури, која може оштетити влакно, и механичка својства угљеник/угљеничне матрице опадају. Уједначеност премаза је тешко контролисати, због фактора као што је гравитација, што чини премаз неравним.
1.2 Метода наношења суспензије
Метода наношења суспензије је мешање материјала за облагање и везива у смешу, равномерно четкање по површини матрице, након сушења у инертној атмосфери, обложени узорак се синтерује на високој температури и може се добити потребан премаз. Предности су у томе што је процес једноставан и лак за руковање, а дебљина премаза је лако контролисати; Недостатак је што постоји слаба чврстоћа везивања између премаза и подлоге, а отпорност премаза на топлотни удар је лоша, а уједначеност премаза је ниска.
1.3 Метода хемијске реакције паре
Метода хемијске реакције паре (ЦВР) је процесна метода која испарава чврсти силицијумски материјал у силицијумску пару на одређеној температури, а затим силицијумска пара дифундује у унутрашњу и површину матрице, и реагује ин ситу са угљеником у матриксу да би произвела силицијум карбида. Његове предности укључују уједначену атмосферу у пећи, конзистентну брзину реакције и дебљину обложеног материјала свуда; Процес је једноставан и лак за руковање, а дебљина премаза се може контролисати променом притиска паре силицијума, времена таложења и других параметара. Недостатак је што на узорак у великој мери утиче положај у пећи, а притисак паре силицијума у пећи не може да достигне теоријску униформност, што резултира неуједначеном дебљином премаза.
1.4 Метода хемијског таложења паром
Хемијско таложење паре (ЦВД) је процес у коме се угљоводоници користе као извор гаса и Н2/Ар високе чистоће као гас носач за увођење мешаних гасова у реактор хемијске паре, а угљоводоници се разлажу, синтетишу, дифундују, адсорбују и разлажу под одређене температуре и притиска за формирање чврстих филмова на површини угљеник/угљеник композитних материјала. Његова предност је у томе што се може контролисати густина и чистоћа премаза; Такође је погодан за радни комад сложенијег облика; Кристална структура и морфологија површине производа могу се контролисати подешавањем параметара таложења. Недостаци су што је стопа таложења сувише ниска, процес је сложен, трошкови производње су високи, а могу постојати и дефекти премаза, као што су пукотине, дефекти мреже и површински дефекти.
Укратко, метода уградње је ограничена на своје технолошке карактеристике, што је погодно за развој и производњу лабораторијских и малих материјала; Метода премаза није погодна за масовну производњу због своје лоше конзистенције. ЦВР метода може задовољити масовну производњу производа великих димензија, али има веће захтеве за опремом и технологијом. ЦВД метода је идеална метода за припремуСИЦ премаз, али је његова цена већа од ЦВР методе због потешкоћа у контроли процеса.
Време поста: 22. фебруар 2024