1 Application at research progress ng silicon carbide coating sa carbon/carbon thermal field na materyales
1.1 Progreso ng aplikasyon at pananaliksik sa paghahanda ng crucible
Sa nag-iisang kristal na thermal field, angcarbon/carbon crucibleay pangunahing ginagamit bilang isang sisidlan para sa silikon na materyal at nakikipag-ugnayan saquartz crucible, tulad ng ipinapakita sa Figure 2. Ang gumaganang temperatura ng carbon/carbon crucible ay humigit-kumulang 1450 ℃, na napapailalim sa double erosion ng solid silicon (silicon dioxide) at silicon vapor, at sa wakas ang crucible ay nagiging manipis o may ring crack. , na nagreresulta sa pagkabigo ng crucible.
Ang isang composite coating carbon/carbon composite crucible ay inihanda sa pamamagitan ng chemical vapor permeation process at in-situ reaction. Ang composite coating ay binubuo ng silicon carbide coating (100~300μm), silicon coating (10~20μm) at silicon nitride coating (50~100μm), na maaaring epektibong pigilan ang corrosion ng silicon vapor sa panloob na ibabaw ng carbon/carbon composite crucible. Sa proseso ng produksyon, ang pagkawala ng composite coated carbon/carbon composite crucible ay 0.04 mm bawat furnace, at ang buhay ng serbisyo ay maaaring umabot ng 180 furnace times.
Gumamit ang mga mananaliksik ng paraan ng reaksyong kemikal upang makabuo ng pare-parehong silicon carbide coating sa ibabaw ng carbon/carbon composite crucible sa ilalim ng ilang partikular na kondisyon ng temperatura at proteksyon ng carrier gas, gamit ang silicon dioxide at silicon metal bilang hilaw na materyales sa isang high-temperature sintering pugon. Ang mga resulta ay nagpapakita na ang mataas na temperatura na paggamot ay hindi lamang nagpapabuti sa kadalisayan at lakas ng sic coating, ngunit din lubos na nagpapabuti sa wear resistance ng ibabaw ng carbon/carbon composite, at pinipigilan ang kaagnasan ng ibabaw ng crucible ng SiO vapor at volatile oxygen atoms sa monocrystal silicon furnace. Ang buhay ng serbisyo ng crucible ay tumaas ng 20% kumpara sa crucible na walang sic coating.
1.2 Progreso ng aplikasyon at pananaliksik sa flow guide tube
Ang guide cylinder ay matatagpuan sa itaas ng crucible (tulad ng ipinapakita sa Figure 1). Sa proseso ng paghila ng kristal, ang pagkakaiba ng temperatura sa loob at labas ng field ay malaki, lalo na ang ilalim na ibabaw ay pinakamalapit sa tinunaw na materyal na silikon, ang temperatura ay ang pinakamataas, at ang kaagnasan ng silikon na singaw ay ang pinaka-seryoso.
Ang mga mananaliksik ay nag-imbento ng isang simpleng proseso at magandang oxidation resistance ng guide tube anti-oxidation coating at paraan ng paghahanda. Una, ang isang layer ng silicon carbide whisker ay in-situ na lumaki sa matrix ng guide tube, at pagkatapos ay isang siksik na silicon carbide na panlabas na layer ay inihanda, upang ang isang SiCw transition layer ay nabuo sa pagitan ng matrix at ang siksik na silicon carbide surface layer. , tulad ng ipinapakita sa Figure 3. Ang koepisyent ng thermal expansion ay nasa pagitan ng matrix at silicon carbide. Mabisa nitong bawasan ang thermal stress na dulot ng mismatch ng thermal expansion coefficient.
Ipinapakita ng pagsusuri na sa pagtaas ng nilalaman ng SiCw, bumababa ang laki at bilang ng mga bitak sa coating. Pagkatapos ng 10h oxidation sa 1100 ℃ air, ang rate ng pagbaba ng timbang ng sample ng coating ay 0.87%~8.87% lamang, at ang oxidation resistance at thermal shock resistance ng silicon carbide coating ay lubos na napabuti. Ang buong proseso ng paghahanda ay patuloy na nakumpleto sa pamamagitan ng chemical vapor deposition, ang paghahanda ng silicon carbide coating ay lubos na pinasimple, at ang komprehensibong pagganap ng buong nozzle ay pinalakas.
Ang mga mananaliksik ay iminungkahi ng isang paraan ng matrix strengthening at surface coating ng graphite guide tube para sa czohr monocrystal silicon. Ang nakuha na silicon carbide slurry ay pantay na pinahiran sa ibabaw ng graphite guide tube na may kapal ng coating na 30~50 μm sa pamamagitan ng brush coating o spray coating method, at pagkatapos ay inilagay sa isang mataas na temperatura na pugon para sa in-situ na reaksyon, ang temperatura ng reaksyon ay 1850~2300 ℃, at ang pagpapanatili ng init ay 2~6h. Ang panlabas na layer ng SiC ay maaaring gamitin sa isang 24 in(60.96 cm) na single crystal growth furnace, at ang temperatura ng paggamit ay 1500 ℃, at napag-alaman na walang crack at bumabagsak na powder sa ibabaw ng graphite guide cylinder pagkatapos ng 1500h .
1.3 Pag-unlad ng aplikasyon at pananaliksik sa insulation cylinder
Bilang isa sa mga pangunahing bahagi ng monocrystalline silicon thermal field system, ang insulation cylinder ay pangunahing ginagamit upang mabawasan ang pagkawala ng init at kontrolin ang gradient ng temperatura ng kapaligiran ng thermal field. Bilang isang sumusuportang bahagi ng panloob na layer ng pagkakabukod ng dingding ng nag-iisang kristal na hurno, ang silicon vapor corrosion ay humahantong sa pagbagsak ng slag at pag-crack ng produkto, na sa kalaunan ay humahantong sa pagkabigo ng produkto.
Upang higit na mapahusay ang silicon vapor corrosion resistance ng C/ C-sic composite insulation tube, inilagay ng mga mananaliksik ang inihandang mga produkto ng C/C-sic composite insulation tube sa chemical vapor reaction furnace, at naghanda ng siksik na silicon carbide coating sa ibabaw ng mga produkto ng C/C-sic composite insulation tube sa pamamagitan ng proseso ng chemical vapor deposition. Ang mga resulta ay nagpapakita na, Ang proseso ay maaaring epektibong pigilan ang kaagnasan ng carbon fiber sa core ng C/C-sic composite sa pamamagitan ng silicon vapor, at ang corrosion resistance ng silicon vapor ay nadagdagan ng 5 hanggang 10 beses kumpara sa carbon/carbon composite, at ang buhay ng serbisyo ng insulation cylinder at ang kaligtasan ng thermal field na kapaligiran ay lubos na napabuti.
2.Konklusyon at inaasam-asam
Silicon carbide coatingay higit at mas malawak na ginagamit sa carbon/carbon thermal field na materyales dahil sa mahusay nitong oxidation resistance sa mataas na temperatura. Sa pagtaas ng laki ng carbon/carbon thermal field na materyales na ginagamit sa monocrystalline silicon production, kung paano pagbutihin ang pagkakapareho ng silicon carbide coating sa ibabaw ng mga thermal field na materyales at pagbutihin ang buhay ng serbisyo ng carbon/carbon thermal field na materyales ay naging isang kagyat na problema. upang malutas.
Sa kabilang banda, sa pag-unlad ng monocrystalline silicon na industriya, ang pangangailangan para sa high-purity na carbon/carbon thermal field na materyales ay tumataas din, at ang mga SiC nanofiber ay lumaki din sa mga panloob na carbon fiber sa panahon ng reaksyon. Ang mass ablation at linear ablation rate ng C/ C-ZRC at C/ C-sic ZrC composites na inihanda ng mga eksperimento ay -0.32 mg/s at 2.57 μm/s, ayon sa pagkakabanggit. Ang mass at line ablation rate ng C/ C-sic -ZrC composites ay -0.24mg/s at 1.66 μm/s, ayon sa pagkakabanggit. Ang C/C-ZRC composites na may SiC nanofibers ay may mas mahusay na ablative properties. Mamaya, ang mga epekto ng iba't ibang mga mapagkukunan ng carbon sa paglago ng SiC nanofibers at ang mekanismo ng SiC nanofibers na nagpapatibay sa ablative properties ng C/C-ZRC composites ay pag-aaralan.
Ang isang composite coating carbon/carbon composite crucible ay inihanda sa pamamagitan ng chemical vapor permeation process at in-situ reaction. Ang composite coating ay binubuo ng silicon carbide coating (100~300μm), silicon coating (10~20μm) at silicon nitride coating (50~100μm), na maaaring epektibong pigilan ang corrosion ng silicon vapor sa panloob na ibabaw ng carbon/carbon composite crucible. Sa proseso ng produksyon, ang pagkawala ng composite coated carbon/carbon composite crucible ay 0.04 mm bawat furnace, at ang buhay ng serbisyo ay maaaring umabot ng 180 furnace times.
Oras ng post: Peb-22-2024