1 Застосування та прогрес досліджень покриття з карбіду кремнію в матеріалах теплового поля вуглець/вуглець
1.1 Прогрес у застосуванні та дослідженнях у підготовці тигля
В монокристалічному тепловому полівугільний/вуглецевий тигельв основному використовується як посудина для перенесення кремнієвого матеріалу та контактує зкварцовий тигель, як показано на малюнку 2. Робоча температура вугільного/вуглецевого тигля становить близько 1450℃, який піддається подвійній ерозії твердого кремнію (діоксиду кремнію) і парів кремнію, і, нарешті, тигель стає тонким або має кільцеву тріщину, що призводить до руйнування тигля.
Композитне покриття з вуглецевого/вуглецевого композитного тигля було виготовлено за допомогою процесу хімічної паропроникності та реакції на місці. Композитне покриття складалося з карбіду кремнію (100~300μм), кремнієве покриття (10~20μм) і покриття з нітриду кремнію (50~100μm), який міг би ефективно перешкоджати корозії парів кремнію на внутрішній поверхні тигля з вуглецевого/вуглецевого композиту. У процесі виробництва втрати вуглецевого/вуглецевого композитного тигля з композитним покриттям становлять 0,04 мм на піч, а термін служби може досягати 180 разів печі.
Дослідники використовували метод хімічної реакції для створення рівномірного покриття з карбіду кремнію на поверхні тигля з вуглецевого/вуглецевого композиту за певних температурних умов і захисту газу-носія, використовуючи діоксид кремнію та металевий кремній як сировину під час високотемпературного спікання. піч. Результати показують, що високотемпературна обробка не тільки покращує чистоту та міцність покриття, але також значно покращує зносостійкість поверхні вуглецевого/вуглецевого композиту та запобігає корозії поверхні тигля парами SiO. і летючі атоми кисню в печі монокристалічного кремнію. Термін служби тигля збільшується на 20% порівняно з тиглем без покриття.
1.2 Прогрес у застосуванні та дослідницькій роботі в трубці для потоку
Напрямний циліндр розташований над тиглем (як показано на малюнку 1). У процесі витягування кристала різниця температур між внутрішнім і зовнішнім полем велика, особливо нижня поверхня знаходиться найближче до розплавленого кремнієвого матеріалу, температура найвища, а корозія парами кремнію є найсерйознішою.
Дослідники винайшли простий процес і високу стійкість до окислення антиокислювального покриття напрямної трубки та метод підготовки. Спочатку на матриці напрямної трубки на місці вирощували шар карбіду кремнію, а потім готували щільний зовнішній шар карбіду кремнію, щоб між матрицею та поверхневим шаром щільного карбіду кремнію утворювався перехідний шар SiCw. , як показано на малюнку 3. Коефіцієнт теплового розширення був між матрицею та карбідом кремнію. Це може ефективно зменшити термічний стрес, викликаний невідповідністю коефіцієнта теплового розширення.
Аналіз показує, що зі збільшенням вмісту SiCw зменшуються розмір і кількість тріщин у покритті. Після 10-годинного окислення в 1100℃повітря, швидкість втрати ваги зразка покриття становить лише 0,87% ~ 8,87%, а стійкість до окислення та стійкість до термічного удару покриття з карбіду кремнію значно покращено. Весь процес підготовки завершується безперервним хімічним осадженням з парової фази, підготовка покриття з карбіду кремнію значно спрощується, а комплексна продуктивність усієї насадки покращується.
Дослідники запропонували метод зміцнення матриці та покриття поверхні графітової направляючої трубки для монокристалічного кремнію czohr. Отриману суспензію карбіду кремнію рівномірно наносили на поверхню графітової направляючої трубки товщиною покриття 30~50μм шляхом нанесення покриття пензлем або методом розпилення, а потім поміщають у високотемпературну піч для реакції на місці, температура реакції становить 1850~2300℃, а збереження тепла становило 2~6 год. Зовнішній шар SiC можна використовувати в печі для вирощування монокристалів розміром 24 дюйми (60,96 см), а робоча температура становить 1500℃, і виявлено, що через 1500 годин на поверхні графітового направляючого циліндра немає тріщин і осидання порошку.
1.3 Застосування та прогрес досліджень ізоляції циліндра
Будучи одним із ключових компонентів системи теплового поля монокристалічного кремнію, ізоляційний циліндр в основному використовується для зменшення втрат тепла та контролю температурного градієнта середовища теплового поля. Будучи несучою частиною ізоляційного шару внутрішньої стінки монокристалічної печі, корозія парів кремнію призводить до випадання шлаку та розтріскування продукту, що в кінцевому підсумку призводить до руйнування продукту.
Для подальшого підвищення корозійної стійкості парів кремнію композитної ізоляційної труби C/C-sic дослідники помістили підготовлені вироби з композитної ізоляційної труби C/C-sic у піч хімічної реакції з паровою фазою та підготували щільне покриття з карбіду кремнію. поверхні C/C-sic композитної ізоляційної труби за допомогою процесу хімічного осадження з парової фази. Результати показують, що цей процес може ефективно пригнічувати корозію вуглецевого волокна на серцевині C/C-sic композиту парами кремнію, а корозійна стійкість парів кремнію підвищується в 5-10 разів порівняно з вуглець/вуглецевим композитом, і термін служби ізоляційного циліндра та безпека середовища теплового поля значно покращуються.
2.Висновок і перспектива
Покриття з карбіду кремніювсе ширше використовується у вуглецевих/вуглецевих термічних польових матеріалах через чудову стійкість до окислення при високій температурі. Із збільшенням розміру вуглецевих/вуглецевих матеріалів теплового поля, які використовуються у виробництві монокристалічного кремнію, актуальною проблемою стало те, як покращити однорідність покриття карбіду кремнію на поверхні матеріалів теплового поля та збільшити термін служби вуглець/вуглецевих матеріалів теплового поля. бути вирішеним.
З іншого боку, з розвитком промисловості монокристалічного кремнію зростає попит на високочисті вуглецеві/вуглецеві матеріали термічного поля, і нановолокна SiC також вирощуються на внутрішніх вуглецевих волокнах під час реакції. Масова абляція та лінійна швидкість абляції композитів C/C-ZRC і C/C-sic ZrC, отриманих експериментально, становлять -0,32 мг/с і 2,57μм/с відповідно. Швидкість масової та лінійної абляції композитів C/C-sic-ZrC становить -0,24 мг/с і 1,66μм/с відповідно. Композити C/C-ZRC з нановолокнами SiC мають кращі абляційні властивості. Пізніше буде вивчено вплив різних джерел вуглецю на ріст нановолокон SiC і механізм посилення нановолокнами SiC абляційних властивостей композитів C/C-ZRC.
Композитне покриття з вуглецевого/вуглецевого композитного тигля було виготовлено за допомогою процесу хімічної паропроникності та реакції на місці. Композитне покриття складалося з карбіду кремнію (100~300μм), кремнієве покриття (10~20μм) і покриття з нітриду кремнію (50~100μm), який міг би ефективно перешкоджати корозії парів кремнію на внутрішній поверхні тигля з вуглецевого/вуглецевого композиту. У процесі виробництва втрати вуглецевого/вуглецевого композитного тигля з композитним покриттям становлять 0,04 мм на піч, а термін служби може досягати 180 разів печі.
Час публікації: 22 лютого 2024 р