১ কার্বন/কার্বন তাপীয় ক্ষেত্র উপকরণে সিলিকন কার্বাইড আবরণের প্রয়োগ এবং গবেষণার অগ্রগতি
১.১ ক্রুসিবল প্রস্তুতিতে প্রয়োগ এবং গবেষণার অগ্রগতি
একক স্ফটিক তাপীয় ক্ষেত্রে,কার্বন/কার্বন ক্রুসিবলপ্রধানত সিলিকন উপাদান বহনকারী পাত্র হিসেবে ব্যবহৃত হয় এবং এর সংস্পর্শে থাকেকোয়ার্টজ ক্রুসিবল, চিত্র 2-এ দেখানো হয়েছে। কার্বন/কার্বন ক্রুসিবলের কাজের তাপমাত্রা প্রায় 1450℃, যা কঠিন সিলিকন (সিলিকন ডাই অক্সাইড) এবং সিলিকন বাষ্পের দ্বিগুণ ক্ষয়ের শিকার হয় এবং অবশেষে ক্রুসিবলটি পাতলা হয়ে যায় বা একটি রিং ফাটল দেখা দেয়, যার ফলে ক্রুসিবলটি ব্যর্থ হয়।
রাসায়নিক বাষ্প পারমিয়েশন প্রক্রিয়া এবং ইন-সিটু বিক্রিয়ার মাধ্যমে একটি যৌগিক আবরণ কার্বন/কার্বন কম্পোজিট ক্রুসিবল প্রস্তুত করা হয়েছিল। যৌগিক আবরণটি সিলিকন কার্বাইড আবরণ (100~300μm), সিলিকন আবরণ (10~20μm) এবং সিলিকন নাইট্রাইড আবরণ (50~100μm) দিয়ে তৈরি ছিল, যা কার্বন/কার্বন কম্পোজিট ক্রুসিবলের অভ্যন্তরীণ পৃষ্ঠে সিলিকন বাষ্পের ক্ষয় কার্যকরভাবে প্রতিরোধ করতে পারে। উৎপাদন প্রক্রিয়ায়, যৌগিক আবরণযুক্ত কার্বন/কার্বন কম্পোজিট ক্রুসিবলের ক্ষতি প্রতি চুল্লিতে 0.04 মিমি এবং পরিষেবা জীবন 180 চুল্লি বারে পৌঁছাতে পারে।
গবেষকরা নির্দিষ্ট তাপমাত্রার পরিস্থিতিতে এবং বাহক গ্যাসের সুরক্ষার অধীনে কার্বন/কার্বন কম্পোজিট ক্রুসিবলের পৃষ্ঠে একটি অভিন্ন সিলিকন কার্বাইড আবরণ তৈরি করার জন্য একটি রাসায়নিক বিক্রিয়া পদ্ধতি ব্যবহার করেছেন, উচ্চ-তাপমাত্রার সিন্টারিং চুল্লিতে কাঁচামাল হিসাবে সিলিকন ডাই অক্সাইড এবং সিলিকন ধাতু ব্যবহার করেছেন। ফলাফলগুলি দেখায় যে উচ্চ তাপমাত্রার চিকিত্সা কেবল সিক আবরণের বিশুদ্ধতা এবং শক্তি উন্নত করে না, বরং কার্বন/কার্বন কম্পোজিট পৃষ্ঠের পরিধান প্রতিরোধ ক্ষমতাও ব্যাপকভাবে উন্নত করে এবং মনোক্রিস্টাল সিলিকন চুল্লিতে SiO বাষ্প এবং উদ্বায়ী অক্সিজেন পরমাণু দ্বারা ক্রুসিবলের পৃষ্ঠের ক্ষয় রোধ করে। সিক আবরণ ছাড়াই ক্রুসিবলের তুলনায় ক্রুসিবলের পরিষেবা জীবন 20% বৃদ্ধি পায়।
১.২ ফ্লো গাইড টিউবের প্রয়োগ এবং গবেষণার অগ্রগতি
গাইড সিলিন্ডারটি ক্রুসিবলের উপরে অবস্থিত (চিত্র ১-এ দেখানো হয়েছে)। স্ফটিক টানার প্রক্রিয়ায়, ক্ষেত্রের ভিতরে এবং বাইরের তাপমাত্রার পার্থক্য বেশি, বিশেষ করে নীচের পৃষ্ঠটি গলিত সিলিকন উপাদানের সবচেয়ে কাছে থাকে, তাপমাত্রা সর্বোচ্চ এবং সিলিকন বাষ্পের ক্ষয় সবচেয়ে গুরুতর।
গবেষকরা গাইড টিউব অ্যান্টি-অক্সিডেশন লেপ এবং প্রস্তুতি পদ্ধতির একটি সহজ প্রক্রিয়া এবং ভাল জারণ প্রতিরোধের উদ্ভাবন করেছেন। প্রথমে, গাইড টিউবের ম্যাট্রিক্সে সিলিকন কার্বাইড হুইস্কারের একটি স্তর ইন-সিটু জন্মানো হয়েছিল, এবং তারপরে একটি ঘন সিলিকন কার্বাইড বাইরের স্তর প্রস্তুত করা হয়েছিল, যাতে ম্যাট্রিক্স এবং ঘন সিলিকন কার্বাইড পৃষ্ঠ স্তরের মধ্যে একটি SiCw ট্রানজিশন স্তর তৈরি হয়, যেমন চিত্র 3-এ দেখানো হয়েছে। তাপীয় প্রসারণের সহগ ম্যাট্রিক্স এবং সিলিকন কার্বাইডের মধ্যে ছিল। এটি তাপীয় প্রসারণ সহগের অমিলের কারণে সৃষ্ট তাপীয় চাপ কার্যকরভাবে হ্রাস করতে পারে।
বিশ্লেষণে দেখা গেছে যে SiCw এর পরিমাণ বৃদ্ধির সাথে সাথে আবরণের ফাটলের আকার এবং সংখ্যা হ্রাস পায়। ১১০০ ℃ বাতাসে ১০ ঘন্টা জারণ করার পর, আবরণ নমুনার ওজন হ্রাসের হার মাত্র ০.৮৭%~৮.৮৭% হয় এবং সিলিকন কার্বাইড আবরণের জারণ প্রতিরোধ ক্ষমতা এবং তাপীয় শক প্রতিরোধ ক্ষমতা ব্যাপকভাবে উন্নত হয়। রাসায়নিক বাষ্প জমার মাধ্যমে পুরো প্রস্তুতি প্রক্রিয়াটি ধারাবাহিকভাবে সম্পন্ন হয়, সিলিকন কার্বাইড আবরণের প্রস্তুতি ব্যাপকভাবে সরলীকৃত হয় এবং পুরো অগ্রভাগের ব্যাপক কর্মক্ষমতা শক্তিশালী হয়।
গবেষকরা সিজোহর মনোক্রিস্টাল সিলিকনের জন্য গ্রাফাইট গাইড টিউবের ম্যাট্রিক্স শক্তিশালীকরণ এবং পৃষ্ঠ আবরণের একটি পদ্ধতি প্রস্তাব করেছেন। প্রাপ্ত সিলিকন কার্বাইড স্লারিটি ব্রাশ আবরণ বা স্প্রে আবরণ পদ্ধতি দ্বারা 30~50 μm পুরুত্বের গ্রাফাইট গাইড টিউবের পৃষ্ঠে সমানভাবে প্রলেপ দেওয়া হয়েছিল এবং তারপরে ইন-সিটু বিক্রিয়ার জন্য একটি উচ্চ তাপমাত্রার চুল্লিতে স্থাপন করা হয়েছিল, বিক্রিয়ার তাপমাত্রা ছিল 1850~2300 ℃, এবং তাপ সংরক্ষণ ছিল 2~6h। SiC বাইরের স্তরটি 24 ইঞ্চি (60.96 সেমি) একক স্ফটিক বৃদ্ধির চুল্লিতে ব্যবহার করা যেতে পারে, এবং ব্যবহারের তাপমাত্রা 1500 ℃, এবং দেখা গেছে যে 1500 ঘন্টা পরে গ্রাফাইট গাইড সিলিন্ডারের পৃষ্ঠে কোনও ফাটল এবং পতনশীল পাউডার নেই।
১.৩ ইনসুলেশন সিলিন্ডারের প্রয়োগ এবং গবেষণার অগ্রগতি
মনোক্রিস্টালাইন সিলিকন তাপ ক্ষেত্র ব্যবস্থার অন্যতম প্রধান উপাদান হিসেবে, অন্তরক সিলিন্ডারটি মূলত তাপের ক্ষতি কমাতে এবং তাপ ক্ষেত্রের পরিবেশের তাপমাত্রার গ্রেডিয়েন্ট নিয়ন্ত্রণ করতে ব্যবহৃত হয়। একক স্ফটিক চুল্লির অভ্যন্তরীণ প্রাচীর অন্তরক স্তরের সহায়ক অংশ হিসেবে, সিলিকন বাষ্পের ক্ষয় পণ্যের স্ল্যাগ ঝরে পড়ে এবং ফাটল ধরে, যা অবশেষে পণ্যের ব্যর্থতার দিকে পরিচালিত করে।
C/ C-sic কম্পোজিট ইনসুলেশন টিউবের সিলিকন বাষ্পের জারা প্রতিরোধ ক্ষমতা আরও বাড়ানোর জন্য, গবেষকরা প্রস্তুত C/ C-sic কম্পোজিট ইনসুলেশন টিউব পণ্যগুলিকে রাসায়নিক বাষ্প বিক্রিয়া চুল্লিতে স্থাপন করেছেন এবং রাসায়নিক বাষ্প জমার প্রক্রিয়ার মাধ্যমে C/ C-sic কম্পোজিট ইনসুলেশন টিউব পণ্যগুলির পৃষ্ঠে ঘন সিলিকন কার্বাইড আবরণ প্রস্তুত করেছেন। ফলাফলগুলি দেখায় যে, প্রক্রিয়াটি সিলিকন বাষ্প দ্বারা C/ C-sic কম্পোজিট এর মূলে কার্বন ফাইবারের ক্ষয়কে কার্যকরভাবে বাধা দিতে পারে এবং সিলিকন বাষ্পের জারা প্রতিরোধ ক্ষমতা কার্বন/কার্বন কম্পোজিট এর তুলনায় 5 থেকে 10 গুণ বৃদ্ধি পায় এবং ইনসুলেশন সিলিন্ডারের পরিষেবা জীবন এবং তাপীয় ক্ষেত্রের পরিবেশের সুরক্ষা ব্যাপকভাবে উন্নত হয়।
২. উপসংহার এবং সম্ভাবনা
সিলিকন কার্বাইড আবরণউচ্চ তাপমাত্রায় এর চমৎকার জারণ প্রতিরোধের কারণে কার্বন/কার্বন তাপীয় ক্ষেত্র উপকরণগুলিতে এটি ক্রমবর্ধমানভাবে ব্যবহৃত হচ্ছে। মনোক্রিস্টালাইন সিলিকন উৎপাদনে ব্যবহৃত কার্বন/কার্বন তাপীয় ক্ষেত্র উপকরণের আকার বৃদ্ধির সাথে সাথে, তাপীয় ক্ষেত্র উপকরণের পৃষ্ঠে সিলিকন কার্বাইড আবরণের অভিন্নতা কীভাবে উন্নত করা যায় এবং কার্বন/কার্বন তাপীয় ক্ষেত্র উপকরণের পরিষেবা জীবন কীভাবে উন্নত করা যায় তা একটি জরুরি সমস্যা হয়ে দাঁড়িয়েছে যা সমাধান করা প্রয়োজন।
অন্যদিকে, মনোক্রিস্টালাইন সিলিকন শিল্পের বিকাশের সাথে সাথে, উচ্চ-বিশুদ্ধতা কার্বন/কার্বন তাপীয় ক্ষেত্র উপকরণের চাহিদাও বৃদ্ধি পাচ্ছে এবং বিক্রিয়ার সময় অভ্যন্তরীণ কার্বন ফাইবারগুলিতে SiC ন্যানোফাইবারগুলিও জন্মানো হয়। পরীক্ষা-নিরীক্ষার মাধ্যমে প্রস্তুত C/ C-ZRC এবং C/ C-sic ZrC কম্পোজিটগুলির ভর বিমোচন এবং রৈখিক বিমোচন হার যথাক্রমে -0.32 mg/s এবং 2.57 μm/s। C/ C-sic -ZrC কম্পোজিটগুলির ভর এবং রেখা বিমোচন হার যথাক্রমে -0.24 mg/s এবং 1.66 μm/s। SiC ন্যানোফাইবার সহ C/ C-ZRC কম্পোজিটগুলির আরও ভাল বিমোচন বৈশিষ্ট্য রয়েছে। পরবর্তীতে, SiC ন্যানোফাইবারগুলির বৃদ্ধির উপর বিভিন্ন কার্বন উৎসের প্রভাব এবং C/ C-ZRC কম্পোজিটগুলির বিমোচন বৈশিষ্ট্যগুলিকে শক্তিশালী করার প্রক্রিয়া অধ্যয়ন করা হবে।
রাসায়নিক বাষ্প পারমিয়েশন প্রক্রিয়া এবং ইন-সিটু বিক্রিয়ার মাধ্যমে একটি যৌগিক আবরণ কার্বন/কার্বন কম্পোজিট ক্রুসিবল প্রস্তুত করা হয়েছিল। যৌগিক আবরণটি সিলিকন কার্বাইড আবরণ (100~300μm), সিলিকন আবরণ (10~20μm) এবং সিলিকন নাইট্রাইড আবরণ (50~100μm) দিয়ে তৈরি ছিল, যা কার্বন/কার্বন কম্পোজিট ক্রুসিবলের অভ্যন্তরীণ পৃষ্ঠে সিলিকন বাষ্পের ক্ষয় কার্যকরভাবে প্রতিরোধ করতে পারে। উৎপাদন প্রক্রিয়ায়, যৌগিক আবরণযুক্ত কার্বন/কার্বন কম্পোজিট ক্রুসিবলের ক্ষতি প্রতি চুল্লিতে 0.04 মিমি এবং পরিষেবা জীবন 180 চুল্লি বারে পৌঁছাতে পারে।
পোস্টের সময়: ফেব্রুয়ারী-২২-২০২৪