1 Tillämpnings- och forskningsframsteg av kiselkarbidbeläggning i kol/kol termiska fältmaterial
1.1 Tillämpnings- och forskningsframsteg vid degelberedning
I det enkristalliska termiska fältetkol/koldegelanvänds huvudsakligen som ett transportkärl för kiselmaterial och är i kontakt medkvartsdegel, som visas i figur 2. Arbetstemperaturen för kol/kol-degeln är cirka 1450℃, som utsätts för dubbel erosion av fast kisel (kiseldioxid) och kiselånga, och slutligen blir degeln tunn eller har en ringspricka, vilket resulterar i att degeln går sönder.
En kompositbeläggning av kol/kol-kompositdegel framställdes genom kemisk ånggenomträngningsprocess och in-situ-reaktion. Kompositbeläggningen bestod av kiselkarbidbeläggning (100~300μm), silikonbeläggning (10~20μm) och kiselnitridbeläggning (50~100μm), vilket effektivt skulle kunna hämma korrosionen av kiselånga på insidan av kol/kolkompositdegeln. I produktionsprocessen är förlusten av den kompositbelagda kol/kol-kompositdegeln 0,04 mm per ugn, och livslängden kan nå 180 ugnstider.
Forskarna använde en kemisk reaktionsmetod för att generera en enhetlig kiselkarbidbeläggning på ytan av kol/kol-kompositdegeln under vissa temperaturförhållanden och skydd av bärargas, med kiseldioxid och kiselmetall som råmaterial i en högtemperatursintring ugn. Resultaten visar att högtemperaturbehandlingen inte bara förbättrar renheten och styrkan hos sic-beläggningen, utan också avsevärt förbättrar slitstyrkan på ytan av kol/kolkompositen och förhindrar korrosion av degelns yta av SiO-ånga och flyktiga syreatomer i enkristallkiselugnen. Degelns livslängd ökas med 20 % jämfört med degeln utan sic-beläggning.
1.2 Tillämpnings- och forskningsframsteg i flödesstyrrör
Styrcylindern är placerad ovanför degeln (som visas i figur 1). I processen med kristalldragning är temperaturskillnaden mellan inom och utanför fältet stor, särskilt bottenytan är närmast det smälta kiselmaterialet, temperaturen är den högsta och korrosionen av kiselånga är den allvarligaste.
Forskarna uppfann en enkel process och bra oxidationsbeständighet för styrrörets antioxidationsbeläggning och beredningsmetod. Först odlades ett skikt av kiselkarbidwhisker in situ på matrisen av styrröret, och sedan preparerades ett tätt kiselkarbidytskikt, så att ett SiCw-övergångsskikt bildades mellan matrisen och det täta kiselkarbidytskiktet Den termiska expansionskoefficienten låg mellan matrisen och kiselkarbid. Det kan effektivt minska den termiska spänningen som orsakas av oöverensstämmelse mellan termisk expansionskoefficient.
Analysen visar att med ökningen av SiCw-halten minskar storleken och antalet sprickor i beläggningen. Efter 10 timmars oxidation i 1100℃luft, viktförlusthastigheten för beläggningsprovet är endast 0,87% ~ 8,87%, och oxidationsbeständigheten och värmechockbeständigheten hos kiselkarbidbeläggningen förbättras avsevärt. Hela beredningsprocessen avslutas kontinuerligt med kemisk ångavsättning, beredningen av kiselkarbidbeläggning förenklas avsevärt och hela munstyckets omfattande prestanda stärks.
Forskarna föreslog en metod för matrisförstärkning och ytbeläggning av grafitstyrrör för czohr enkristallkisel. Den erhållna kiselkarbiduppslamningen belades enhetligt på ytan av grafitstyrröret med en beläggningstjocklek på 30~50μm genom borstbeläggning eller spraybeläggningsmetod och sedan placerad i en högtemperaturugn för in-situ reaktion, reaktionstemperaturen var 1850~2300℃, och värmekonserveringen var 2~6 timmar. SiC-ytskiktet kan användas i en 24 tum (60,96 cm) enkristalltillväxtugn och användningstemperaturen är 1500℃och det har visat sig att det inte finns något sprickbildning och fallande pulver på ytan av grafitstyrcylindern efter 1500h.
1.3 Tillämpnings- och forskningsframsteg inom isoleringscylinder
Som en av nyckelkomponenterna i det termiska fältsystemet i monokristallint kisel, används isoleringscylindern huvudsakligen för att minska värmeförlusten och kontrollera temperaturgradienten i den termiska fältmiljön. Som en stödjande del av det inre väggisoleringsskiktet i en kristallugn leder kiselångkorrosion till slaggfall och sprickbildning i produkten, vilket så småningom leder till produktfel.
För att ytterligare förbättra kiselångkorrosionsbeständigheten hos C/C-sic-kompositisoleringsröret, lade forskarna de förberedda C/C-sic-kompositisoleringsrörsprodukterna i den kemiska ångreaktionsugnen och förberedde tät kiselkarbidbeläggning på ytan på C/C-sic kompositisoleringsrörprodukterna genom kemisk ångavsättningsprocess. Resultaten visar att, Processen effektivt kan hämma korrosionen av kolfiber på kärnan av C/C-sic-komposit med kiselånga, och korrosionsbeständigheten hos kiselånga ökar med 5 till 10 gånger jämfört med kol/kolkomposit, och livslängden för isoleringscylindern och säkerheten för den termiska fältmiljön förbättras avsevärt.
2.Slutsats och utsikter
Silikonkarbidbeläggninganvänds mer och mer allmänt i kol/kol termiska fältmaterial på grund av dess utmärkta oxidationsbeständighet vid hög temperatur. Med den ökande storleken på kol/kol termiska fältmaterial som används i monokristallin kiselproduktion, har hur man kan förbättra enhetligheten hos kiselkarbidbeläggning på ytan av termiska fältmaterial och förbättra livslängden för kol/kol termiska fältmaterial har blivit ett akut problem ska lösas.
Å andra sidan, med utvecklingen av den monokristallina kiselindustrin, ökar också efterfrågan på högrent kol/kol termiska fältmaterial, och SiC nanofibrer odlas också på de interna kolfibrerna under reaktionen. Massablations- och linjärablationshastigheterna för C/C-ZRC- och C/C-sic ZrC-kompositer framställda genom experiment är -0,32 mg/s och 2,57μm/s, respektive. Mass- och linjeablationshastigheterna för C/C-sic-ZrC-kompositer är -0,24mg/s och 1,66μm/s, respektive. C/C-ZRC-kompositerna med SiC nanofibrer har bättre ablativa egenskaper. Senare kommer effekterna av olika kolkällor på tillväxten av SiC-nanofibrer och mekanismen hos SiC-nanofibrer som förstärker de ablativa egenskaperna hos C/C-ZRC-kompositer att studeras.
En kompositbeläggning av kol/kol-kompositdegel framställdes genom kemisk ånggenomträngningsprocess och in-situ-reaktion. Kompositbeläggningen bestod av kiselkarbidbeläggning (100~300μm), silikonbeläggning (10~20μm) och kiselnitridbeläggning (50~100μm), vilket effektivt skulle kunna hämma korrosionen av kiselånga på insidan av kol/kolkompositdegeln. I produktionsprocessen är förlusten av den kompositbelagda kol/kol-kompositdegeln 0,04 mm per ugn, och livslängden kan nå 180 ugnstider.
Posttid: 22-2-2024