1 Uglerod / uglerodli termal maydon materiallarida silikon karbid qoplamasini qo'llash va tadqiq qilish jarayoni
1.1 Tigel tayyorlashda qo'llash va tadqiqotning borishi
Yagona kristalli termal maydondauglerod / uglerod tigelasosan kremniy materiallarini tashish uchun idish sifatida ishlatiladi va u bilan aloqa qiladikvarts tigel, 2-rasmda ko'rsatilganidek. Uglerod / uglerod tigelning ish harorati taxminan 1450 ℃ bo'lib, u qattiq kremniy (kremniy dioksidi) va kremniy bug'ining ikki marta eroziyasiga duchor bo'ladi va nihoyat tigel yupqa bo'ladi yoki halqa yorilishiga ega. , natijada tigelning ishdan chiqishiga olib keladi.
Kimyoviy bug 'o'tkazuvchanligi va in-situ reaktsiyasi orqali kompozit qoplamali uglerod / uglerodli kompozit tigel tayyorlandi. Kompozit qoplama kremniy karbid qoplamasi (100 ~ 300 mikron), kremniy qoplamasi (10 ~ 20 mikron) va silikon nitrid qoplamasidan (50 ~ 100 mikron) iborat bo'lib, u uglerod / uglerod kompozitining ichki yuzasida silikon bug'ining korroziyasini samarali ravishda inhibe qilishi mumkin. tigel. Ishlab chiqarish jarayonida kompozit qoplamali uglerod / uglerodli kompozit tigelning yo'qolishi har bir o'choq uchun 0,04 mm ni tashkil qiladi va xizmat muddati 180 o'choq vaqtiga yetishi mumkin.
Tadqiqotchilar yuqori haroratli sinterlashda xom ashyo sifatida silikon dioksidi va kremniy metallidan foydalangan holda, ma'lum harorat sharoitida va tashuvchi gazni himoya qilishda uglerod / uglerod kompozit tigel yuzasida bir xil kremniy karbid qoplamasini yaratish uchun kimyoviy reaksiya usulidan foydalanganlar. o'choq. Natijalar shuni ko'rsatadiki, yuqori haroratli ishlov berish nafaqat sic qoplamasining tozaligi va mustahkamligini yaxshilaydi, balki uglerod / uglerod kompoziti yuzasining aşınma qarshiligini sezilarli darajada yaxshilaydi va tigel sirtining SiO bug'lari bilan korroziyasini oldini oladi. va monokristalli kremniy pechida uchuvchi kislorod atomlari. Tigelning xizmat qilish muddati sic qoplamasi bo'lmagan tigelga nisbatan 20% ga oshadi.
1.2 Oqim yo'riqnomasi trubkasida qo'llash va tadqiqot taraqqiyoti
Yo'naltiruvchi tsilindr tigel ustida joylashgan (1-rasmda ko'rsatilganidek). Kristalni tortib olish jarayonida maydon ichidagi va tashqarisidagi harorat farqi katta, ayniqsa pastki sirt eritilgan kremniy moddasiga eng yaqin, harorat eng yuqori va silikon bug'lari bilan korroziya eng jiddiy hisoblanadi.
Tadqiqotchilar hidoyat naychasining oksidlanishga qarshi qoplamasi va tayyorlash usulining oddiy jarayoni va yaxshi oksidlanish qarshiligini ixtiro qildilar. Birinchidan, silikon karbid mo'ylovi qatlami hidoyat trubkasi matritsasida in-situ o'stirildi, so'ngra zich silikon karbid tashqi qatlami tayyorlandi, shuning uchun matritsa va zich silikon karbid sirt qatlami o'rtasida SiCw o'tish qatlami hosil bo'ldi. , 3-rasmda ko'rsatilganidek, termal kengayish koeffitsienti matritsa va kremniy karbid o'rtasida edi. Bu termal kengayish koeffitsientining mos kelmasligi natijasida yuzaga keladigan termal stressni samarali ravishda kamaytirishi mumkin.
Tahlil shuni ko'rsatadiki, SiCw miqdori ortishi bilan qoplamadagi yoriqlar hajmi va soni kamayadi. 1100 ℃ havoda 10 soat oksidlanishdan so'ng, qoplama namunasining vazn yo'qotish darajasi faqat 0,87% ~ 8,87% ni tashkil qiladi va silikon karbid qoplamasining oksidlanish qarshiligi va termal zarba qarshiligi sezilarli darajada yaxshilanadi. Butun tayyorgarlik jarayoni kimyoviy bug 'birikishi bilan uzluksiz yakunlanadi, kremniy karbid qoplamasini tayyorlash juda soddalashtiriladi va butun nozulning keng qamrovli ishlashi mustahkamlanadi.
Tadqiqotchilar matritsani mustahkamlash va monokristal kremniy uchun grafit hidoyat trubasining sirtini qoplash usulini taklif qilishdi. Olingan kremniy karbid atala grafit hidoyat trubkasi yuzasiga cho'tka bilan qoplash yoki purkagich bilan qoplash usuli bilan qalinligi 30 ~ 50 mkm bo'lgan bir xilda qoplangan va keyin in-situ reaktsiyasi uchun yuqori haroratli pechga joylashtirilgan, reaksiya harorati 1850 ~ 2300 ℃, issiqlik saqlanishi 2 ~ 6 soat edi. SiC tashqi qatlami 24 dyuymli (60,96 sm) bitta kristalli o'sish pechida ishlatilishi mumkin va foydalanish harorati 1500 ℃ bo'lib, 1500 soatdan keyin grafit hidoyat silindrining yuzasida yorilish va tushuvchi kukun yo'qligi aniqlandi. .
1.3 Izolyatsiya tsilindrini qo'llash va tadqiqot ishlari
Monokristalli silikon termal maydon tizimining asosiy tarkibiy qismlaridan biri sifatida izolyatsiya tsilindri asosan issiqlik yo'qotilishini kamaytirish va termal maydon muhitining harorat gradientini nazorat qilish uchun ishlatiladi. Yagona kristalli pechning ichki devor izolyatsiyasi qatlamining qo'llab-quvvatlovchi qismi sifatida kremniy bug'ining korroziyasi shlak tushishiga va mahsulotning yorilishiga olib keladi, bu esa oxir-oqibat mahsulotning ishdan chiqishiga olib keladi.
C / C-sic kompozit izolyatsiya trubasining kremniy bug'ining korroziyaga chidamliligini yanada oshirish uchun tadqiqotchilar tayyorlangan C / C-sic kompozit izolyatsiya trubkasi mahsulotlarini kimyoviy bug 'reaksiyasi pechiga qo'yishdi va zich kremniy karbid qoplamasini tayyorladilar. kimyoviy bug 'cho'ktirish jarayoni bilan C / C-sic kompozit izolyatsiya trubkasi mahsulotlari yuzasi. Natijalar shuni ko'rsatadiki, jarayon C / C-sic kompozitining yadrosida uglerod tolasining korroziyasini kremniy bug'lari bilan samarali ravishda inhibe qilishi mumkin va kremniy bug'ining korroziyaga chidamliligi uglerod / uglerod kompozit bilan solishtirganda 5 dan 10 baravar ko'tariladi, va izolyatsiya tsilindrining xizmat qilish muddati va termal maydon muhitining xavfsizligi sezilarli darajada yaxshilanadi.
2. Xulosa va istiqbol
Silikon karbid qoplamasiyuqori haroratda mukammal oksidlanish qarshiligi tufayli uglerod / uglerod termal maydon materiallarida tobora ko'proq foydalanilmoqda. Monokristalli kremniy ishlab chiqarishda qo'llaniladigan uglerod / uglerodli termal maydon materiallari hajmining oshishi bilan termal maydon materiallari yuzasida silikon karbid qoplamasining bir xilligini yaxshilash va uglerod / uglerod termal maydon materiallarining xizmat muddatini yaxshilash dolzarb muammoga aylandi. hal qilinishi kerak.
Boshqa tomondan, monokristalli kremniy sanoatining rivojlanishi bilan yuqori toza uglerod / uglerodli termal maydon materiallariga bo'lgan talab ham ortib bormoqda va SiC nanofiberlari ham reaksiya davomida ichki uglerod tolalarida etishtiriladi. Tajribalar natijasida tayyorlangan C/ C-ZRC va C/ C-sic ZrC kompozitlarining massa ablasyonu va chiziqli ablasyon tezligi mos ravishda -0,32 mg/s va 2,57 mkm/s ni tashkil qiladi. C/ C-sic -ZrC kompozitlarining massa va chiziqli ablasyon tezligi mos ravishda -0,24mg/s va 1,66 mkm/s ni tashkil qiladi. SiC nanotolali C/C-ZRC kompozitlari yaxshiroq ablativ xususiyatlarga ega. Keyinchalik, turli xil uglerod manbalarining SiC nanotolalarining o'sishiga ta'siri va C/C-ZRC kompozitlarining ablativ xususiyatlarini mustahkamlovchi SiC nanotolalarining mexanizmi o'rganiladi.
Kimyoviy bug 'o'tkazuvchanligi va in-situ reaktsiyasi orqali kompozit qoplamali uglerod / uglerodli kompozit tigel tayyorlandi. Kompozit qoplama kremniy karbid qoplamasi (100 ~ 300 mikron), kremniy qoplamasi (10 ~ 20 mikron) va silikon nitrid qoplamasidan (50 ~ 100 mikron) iborat bo'lib, u uglerod / uglerod kompozitining ichki yuzasida silikon bug'ining korroziyasini samarali ravishda inhibe qilishi mumkin. tigel. Ishlab chiqarish jarayonida kompozit qoplamali uglerod / uglerodli kompozit tigelning yo'qolishi har bir o'choq uchun 0,04 mm ni tashkil qiladi va xizmat muddati 180 o'choq vaqtiga yetishi mumkin.
Yuborilgan vaqt: 22-fevral-2024