1 Toepassing en navorsingsvordering van silikonkarbiedbedekking in koolstof/koolstof-termiese veldmateriale
1.1 Toepassing en navorsingsvordering in smeltkroesvoorbereiding
In die enkelkristal termiese veld, diekoolstof/koolstofkroesword hoofsaaklik as 'n draer vir silikonmateriaal gebruik en is in kontak met diekwarts kroesie, soos getoon in Figuur 2. Die werktemperatuur van die koolstof/koolstofkroes is ongeveer 1450 ℃, wat onderwerp word aan die dubbele erosie van vaste silikon (silikondioksied) en silikondamp, en uiteindelik word die kroes dun of het 'n ringkraak, wat lei tot die mislukking van die kroes.
'n Saamgestelde bedekking koolstof/koolstof saamgestelde kroesie is voorberei deur 'n chemiese dampdeurlaatproses en in-situ reaksie. Die saamgestelde bedekking was saamgestel uit 'n silikonkarbiedbedekking (100~300μm), 'n silikonbedekking (10~20μm) en 'n silikonnitriedbedekking (50~100μm), wat die korrosie van silikondamp op die binneste oppervlak van die koolstof/koolstof saamgestelde kroesie effektief kon inhibeer. In die produksieproses is die verlies van die saamgestelde bedekte koolstof/koolstof saamgestelde kroesie 0.04 mm per oond, en die dienslewe kan 180 oondtye bereik.
Die navorsers het 'n chemiese reaksiemetode gebruik om 'n eenvormige silikonkarbiedlaag op die oppervlak van die koolstof/koolstof-saamgestelde kroesie onder sekere temperatuurtoestande en die beskerming van draergas te genereer, deur silikondioksied en silikonmetaal as grondstowwe in 'n hoëtemperatuur-sinteroond te gebruik. Die resultate toon dat die hoëtemperatuurbehandeling nie net die suiwerheid en sterkte van die silikoonlaag verbeter nie, maar ook die slytasieweerstand van die oppervlak van die koolstof/koolstof-saamgestelde materiaal aansienlik verbeter, en die korrosie van die oppervlak van die kroesie deur SiO2-damp en vlugtige suurstofatome in die monokristal-silikonoond voorkom. Die lewensduur van die kroesie word met 20% verhoog in vergelyking met dié van die kroesie sonder silikoonlaag.
1.2 Toepassing en navorsingsvordering in vloeigidsbuis
Die gidssilinder is bo die kroesie geleë (soos getoon in Figuur 1). In die proses van kristaltrekking is die temperatuurverskil tussen binne en buite die veld groot, veral die onderste oppervlak is die naaste aan die gesmelte silikonmateriaal, die temperatuur is die hoogste, en die korrosie deur silikondamp is die ernstigste.
Die navorsers het 'n eenvoudige proses en goeie oksidasieweerstand van die geleidingsbuis se anti-oksidasiebedekking en voorbereidingsmetode uitgevind. Eers is 'n laag silikonkarbied-snor in-situ op die matriks van die geleidingsbuis gekweek, en toe is 'n digte silikonkarbied-buitenste laag voorberei, sodat 'n SiCw-oorgangslaag tussen die matriks en die digte silikonkarbied-oppervlaklaag gevorm is, soos getoon in Figuur 3. Die termiese uitsettingskoëffisiënt was tussen die matriks en silikonkarbied. Dit kan die termiese spanning wat veroorsaak word deur die wanverhouding van die termiese uitsettingskoëffisiënt effektief verminder.
Die analise toon dat met die toename van SiCw-inhoud, die grootte en aantal krake in die deklaag afneem. Na 10 uur oksidasie in 1100 ℃ lug, is die gewigsverlieskoers van die deklaagmonster slegs 0.87%~8.87%, en die oksidasieweerstand en termiese skokweerstand van die silikonkarbiedlaag word aansienlik verbeter. Die hele voorbereidingsproses word deurlopend voltooi deur chemiese dampafsetting, die voorbereiding van die silikonkarbiedlaag word aansienlik vereenvoudig, en die omvattende werkverrigting van die hele spuitstuk word versterk.
Die navorsers het 'n metode voorgestel vir matriksversterking en oppervlakbedekking van grafietgeleierbuis vir czohr-monokristalsilikon. Die verkrygde silikonkarbied-slurry is eenvormig op die oppervlak van die grafietgeleierbuis bedek met 'n laagdikte van 30~50 μm deur middel van 'n kwasbedekking of spuitbedekkingsmetode, en dan in 'n hoëtemperatuuroond geplaas vir in-situ-reaksie, die reaksietemperatuur was 1850~2300 ℃, en die hittebehoud was 2~6 uur. Die SiC-buitenste laag kan gebruik word in 'n 24 duim (60.96 cm) enkelkristalgroeioond, en die gebruikstemperatuur is 1500 ℃, en daar is gevind dat daar geen krake en vallende poeier op die oppervlak van die grafietgeleiersilinder na 1500 uur is nie.
1.3 Toepassing en navorsingsvordering in isolasiesilinders
As een van die sleutelkomponente van die monokristallyne silikon termiese veldstelsel, word die isolasiesilinder hoofsaaklik gebruik om hitteverlies te verminder en die temperatuurgradiënt van die termiese veldomgewing te beheer. As 'n ondersteunende deel van die binneste wand-isolasielaag van enkelkristaloond, lei silikondampkorrosie tot slakval en krake van die produk, wat uiteindelik tot produkmislukking lei.
Om die silikondampkorrosiebestandheid van die C/C-sic-saamgestelde isolasiebuis verder te verbeter, het die navorsers die voorbereide C/C-sic-saamgestelde isolasiebuisprodukte in die chemiese dampreaksieoond geplaas en 'n digte silikonkarbiedlaag op die oppervlak van die C/C-sic-saamgestelde isolasiebuisprodukte voorberei deur die chemiese dampafsettingsproses. Die resultate toon dat die proses die korrosie van koolstofvesel op die kern van die C/C-sic-saamgestelde materiaal deur silikondamp effektief kan inhibeer, en die korrosiebestandheid van silikondamp word met 5 tot 10 keer verhoog in vergelyking met koolstof/koolstof-saamgestelde materiaal, en die lewensduur van die isolasiesilinder en die veiligheid van die termiese veldomgewing word aansienlik verbeter.
2. Gevolgtrekking en vooruitsig
Silikonkarbiedlaagword al hoe meer wyd gebruik in koolstof/koolstof-termiese veldmateriale as gevolg van sy uitstekende oksidasieweerstand by hoë temperatuur. Met die toenemende grootte van koolstof/koolstof-termiese veldmateriale wat in monokristallyne silikonproduksie gebruik word, het die verbetering van die eenvormigheid van silikonkarbiedlaag op die oppervlak van termiese veldmateriale en die verbetering van die lewensduur van koolstof/koolstof-termiese veldmateriale 'n dringende probleem geword wat opgelos moet word.
Aan die ander kant, met die ontwikkeling van die monokristallyne silikonbedryf, neem die vraag na hoë-suiwerheid koolstof/koolstof termiese veldmateriale ook toe, en SiC-nanovesels word ook op die interne koolstofvesels gekweek tydens die reaksie. Die massa-ablasie- en lineêre ablasietempo's van C/C-ZRC en C/C-sic ZrC-komposiete wat deur eksperimente voorberei is, is onderskeidelik -0.32 mg/s en 2.57 μm/s. Die massa- en lynablasietempo's van C/C-sic-ZrC-komposiete is onderskeidelik -0.24 mg/s en 1.66 μm/s. Die C/C-ZRC-komposiete met SiC-nanovesels het beter ablatiewe eienskappe. Later sal die effekte van verskillende koolstofbronne op die groei van SiC-nanovesels en die meganisme van SiC-nanovesels wat die ablatiewe eienskappe van C/C-ZRC-komposiete versterk, bestudeer word.
'n Saamgestelde bedekking koolstof/koolstof saamgestelde kroesie is voorberei deur 'n chemiese dampdeurlaatproses en in-situ reaksie. Die saamgestelde bedekking was saamgestel uit 'n silikonkarbiedbedekking (100~300μm), 'n silikonbedekking (10~20μm) en 'n silikonnitriedbedekking (50~100μm), wat die korrosie van silikondamp op die binneste oppervlak van die koolstof/koolstof saamgestelde kroesie effektief kon inhibeer. In die produksieproses is die verlies van die saamgestelde bedekte koolstof/koolstof saamgestelde kroesie 0.04 mm per oond, en die dienslewe kan 180 oondtye bereik.
Plasingstyd: 22 Februarie 2024