Примена и напредак истраживања СиЦ превлаке у материјалима топлотног поља угљеник/угљеник за монокристални силицијум-2

1 Примена и напредак истраживања превлаке од силицијум карбида у материјалима топлотног поља угљеник/угљеник

1.1 Примена и напредак истраживања у припреми лончића

У монокристалном термичком пољу,угљеник/угљен лончићсе углавном користи као посуда за ношење силицијумског материјала и у контакту је сакварцни лончић, као што је приказано на слици 2. Радна температура лончића угљеник/угљеник је око 1450℃, који је подвргнут двострукој ерозији чврстог силицијума (силицијум диоксида) и силицијумске паре, и коначно лончић постаје танак или има прстенасту пукотину , што резултира кваром лончића.

Композитни премаз угљеник/угљеник композитни лончић је припремљен поступком хемијске пермеације паре и ин ситу реакцијом. Композитни премаз се састојао од премаза од силицијум карбида (100 ~ 300 μм), силицијумског премаза (10 ~ 20 μм) и премаза од силицијум нитрида (50 ~ 100 μм), који би могао ефикасно инхибирати корозију силицијумске паре на унутрашњој површини композита угљеник/угљеник лончић. У процесу производње, губитак композитног обложеног угљеник/угљеник композитног лончића је 0,04 мм по пећи, а радни век може да достигне 180 пута пећи.

Истраживачи су користили метод хемијске реакције да генеришу уједначену превлаку од силицијум-карбида на површини угљеник/угљеник композитног лончића под одређеним температурним условима и заштиту носећег гаса, користећи силицијум диоксид и метал силицијум као сировине у високотемпературном синтеровању. пећи. Резултати показују да третман високом температуром не само да побољшава чистоћу и чврстоћу сиц превлаке, већ и значајно побољшава отпорност на хабање површине композита угљеник/угљеник и спречава корозију површине лончића паром СиО. и испарљиви атоми кисеоника у пећи за монокристални силицијум. Век трајања лончића је повећан за 20% у поређењу са лонцем без сиц премаза.

1.2 Примена и напредак истраживања у цеви за вођење протока

Водећи цилиндар се налази изнад лончића (као што је приказано на слици 1). У процесу повлачења кристала, температурна разлика између унутрашњег и спољашњег поља је велика, посебно доња површина је најближа растопљеном силицијумском материјалу, температура је највиша, а корозија силицијумске паре је најозбиљнија.

Истраживачи су измислили једноставан процес и добру отпорност на оксидацију антиоксидационог премаза и методе припреме водеће цеви. Прво је на матрици водеће цеви на лицу места нарастао слој силицијум карбидног брка, а затим је припремљен густ спољни слој од силицијум карбида, тако да је формиран прелазни слој СиЦв између матрице и густог површинског слоја силицијум карбида. , као што је приказано на слици 3. Коефицијент термичког ширења био је између матрице и силицијум карбида. Може ефикасно смањити топлотни стрес узрокован неусклађеношћу коефицијента топлотног ширења.

Анализа показује да се са повећањем садржаја СиЦв смањује величина и број пукотина у премазу. После 10 х оксидације у ваздуху од 1100 ℃, брзина губитка тежине узорка премаза је само 0,87% ~ 8,87%, а отпорност на оксидацију и отпорност на топлотни удар силицијум карбидног премаза су знатно побољшани. Цео процес припреме се континуирано завршава хемијским таложењем паре, припрема превлаке од силицијум карбида је знатно поједностављена, а свеобухватне перформансе целе млазнице су ојачане.

Истраживачи су предложили методу ојачања матрице и површинског премаза графитне водеће цеви за цзохр монокристални силицијум. Добијена суспензија силицијум карбида је равномерно обложена на површини графитне цеви за вођење са дебљином премаза од 30 ~ 50 μм премазивањем четком или методом наношења распршивањем, а затим стављена у високотемпературну пећ за ин-ситу реакцију, температура реакције била је 1850 ~ 2300 ℃, а очување топлоте је било 2 ~ 6 сати. Спољни слој СиЦ се може користити у пећи за раст монокристала од 24 ин (60,96 цм), а употребна температура је 1500 ℃, а утврђено је да нема пуцања и пада праха на површини цилиндра за вођење графита након 1500 х .

1.3 Примена и напредак истраживања у изолационом цилиндру

Као једна од кључних компоненти монокристалног силицијумског система термичког поља, изолациони цилиндар се углавном користи за смањење губитка топлоте и контролу градијента температуре околине топлотног поља. Као носећи део унутрашњег зида изолационог слоја пећи са монокристалом, корозија паре силицијума доводи до пада шљаке и пуцања производа, што на крају доводи до квара производа.

Да би додатно побољшали отпорност на корозију паре силицијума Ц/ Ц-сиц композитне изолационе цеви, истраживачи су ставили припремљене производе Ц/ Ц-сиц композитне изолационе цеви у пећ за хемијску реакцију паре и припремили густу превлаку од силицијум карбида на површине Ц/ Ц-сиц композитних изолационих цевних производа поступком хемијског таложења из паре. Резултати показују да, процес може ефикасно инхибирати корозију угљеничних влакана на језгру Ц/Ц-сиц композита силицијумском паром, а отпорност на корозију силицијумске паре се повећава за 5 до 10 пута у поређењу са композитом угљеник/угљеник, а животни век изолационог цилиндра и безбедност окружења топлотног поља су знатно побољшани.

2.Закључак и изгледи

Превлака од силицијум карбидасе све више и више користи у материјалима топлотног поља угљеник/угљеник због своје одличне отпорности на оксидацију на високој температури. Са све већом величином угљеник/угљеник термичких материјала који се користе у производњи монокристалног силицијума, како побољшати униформност превлаке од силицијум карбида на површини материјала термичког поља и побољшати век трајања материјала угљеник/угљеник термичких поља постао је хитан проблем да се реши.

С друге стране, са развојем индустрије монокристалног силицијума, потражња за материјалима топлотног поља високе чистоће угљеник/угљеник такође се повећава, а СиЦ нановлакна се такође узгајају на унутрашњим угљеничним влакнима током реакције. Масовна аблација и линеарна аблација композита Ц/ Ц-ЗРЦ и Ц/ Ц-сиц ЗрЦ добијених експериментима су -0,32 мг/с и 2,57 μм/с, респективно. Масне и линије аблације композита Ц/Ц-сиц-ЗрЦ су -0,24мг/с и 1,66 μм/с, респективно. Ц/Ц-ЗРЦ композити са СиЦ нановлакнима имају боља својства аблације. Касније ће се проучавати ефекти различитих извора угљеника на раст СиЦ нановлакна и механизам СиЦ нановлакна који појачавају аблативна својства Ц/Ц-ЗРЦ композита.

Композитни премаз угљеник/угљеник композитни лончић је припремљен поступком хемијске пермеације паре и ин ситу реакцијом. Композитни премаз се састојао од премаза од силицијум карбида (100 ~ 300 μм), силицијумског премаза (10 ~ 20 μм) и премаза од силицијум нитрида (50 ~ 100 μм), који би могао ефикасно инхибирати корозију силицијумске паре на унутрашњој површини композита угљеник/угљеник лончић. У процесу производње, губитак композитног обложеног угљеник/угљеник композитног лончића је 0,04 мм по пећи, а радни век може да достигне 180 пута пећи.