1 Applicazione è prugressu di a ricerca di u rivestimentu di carburo di siliciu in materiali di campu termicu di carbone/carbone
1.1 Applicazione è prugressu di a ricerca in a preparazione di u crucible
In u campu termicu di cristallu unicu, ucrogiolu di carbone/carboniuhè principalmente adupratu cum'è un vasu di trasportu per u materiale di silicone è hè in cuntattu cù ucrogiolu di quarzu, cum'è mostratu in a Figura 2. A temperatura di travagliu di u crucible di carbone/carbone hè di circa 1450 ℃, chì hè sottumessa à a doppia erosione di u siliciu solidu (diossidu di siliciu) è di u vapore di siliciu, è infine u crucible diventa magre o hà una crepa anulare, risultendu in u fallimentu di u crucible.
Un crogiolu cumpostu carbone/carbone cù rivestimentu cumpostu hè statu preparatu per mezu di un prucessu di permeazione di vapore chimicu è di una reazione in situ. U rivestimentu cumpostu era cumpostu da un rivestimentu di carburo di siliciu (100~300μm), un rivestimentu di siliciu (10~20μm) è un rivestimentu di nitruro di siliciu (50~100μm), chì puderia inibisce efficacemente a currusione di u vapore di siliciu nantu à a superficia interna di u crogiolu cumpostu carbone/carbone. In u prucessu di pruduzzione, a perdita di u crogiolu cumpostu carbone/carbone cù rivestimentu cumpostu hè di 0,04 mm per fornu, è a durata di vita pò ghjunghje à 180 volte di fornu.
I circadori anu utilizatu un metudu di reazione chimica per generà un rivestimentu uniforme di carburo di siliciu nantu à a superficia di u crucible cumpostu carbone/carboniu sottu certe cundizioni di temperatura è a prutezzione di u gasu vettore, utilizendu diossidu di siliciu è metallu di siliciu cum'è materie prime in un fornu di sinterizazione à alta temperatura. I risultati mostranu chì u trattamentu à alta temperatura ùn solu migliora a purità è a resistenza di u rivestimentu sic, ma migliora ancu assai a resistenza à l'usura di a superficia di u cumpostu carbone/carboniu, è impedisce a currusione di a superficia di u crucible da u vapore SiO è l'atomi d'ossigenu volatili in u fornu di siliciu monocristallinu. A durata di vita di u crucible hè aumentata di 20% paragunata à quella di u crucible senza rivestimentu sic.
1.2 Applicazione è prugressu di a ricerca in u tubu di guida di flussu
U cilindru guida hè situatu sopra à u crucible (cum'è mostratu in a Figura 1). In u prucessu di tiratura di cristalli, a differenza di temperatura trà l'internu è l'esternu di u campu hè grande, in particulare a superficia inferiore hè a più vicina à u materiale di siliciu fusu, a temperatura hè a più alta, è a currusione da u vapore di siliciu hè a più seria.
I circadori anu inventatu un prucessu simplice è una bona resistenza à l'ossidazione di u rivestimentu antioxidante di u tubu di guida è di u metudu di preparazione. Prima, un stratu di whisker di carburo di siliciu hè statu cultivatu in situ nantu à a matrice di u tubu di guida, è dopu hè statu preparatu un stratu esterno densu di carburo di siliciu, in modu chì un stratu di transizione SiCw sia furmatu trà a matrice è u stratu superficiale densu di carburo di siliciu, cum'è mostratu in a Figura 3. U cuefficiente di dilatazione termica era trà a matrice è u carburo di siliciu. Pò riduce efficacemente u stress termicu causatu da a discrepanza di u cuefficiente di dilatazione termica.
L'analisi mostra chì cù l'aumentu di u cuntenutu di SiCw, a dimensione è u numeru di crepe in u rivestimentu diminuiscenu. Dopu à 10 ore d'ossidazione in aria à 1100 ℃, u tassu di perdita di pesu di u campione di rivestimentu hè solu 0,87% ~ 8,87%, è a resistenza à l'ossidazione è a resistenza à i shock termichi di u rivestimentu di carburo di siliciu sò assai migliurate. Tuttu u prucessu di preparazione hè cumpletatu in continuu per deposizione chimica di vapore, a preparazione di u rivestimentu di carburo di siliciu hè assai simplificata, è a prestazione cumpleta di tutta l'ugellu hè rinfurzata.
I circadori anu prupostu un metudu di rinfurzamentu di a matrice è di rivestimentu di a superficia di u tubu di guida di grafite per u siliciu monocristallinu CZOHR. A pasta di carburu di siliciu ottenuta hè stata rivestita uniformemente nantu à a superficia di u tubu di guida di grafite cù un spessore di rivestimentu di 30 ~ 50 μm per mezu di u metudu di rivestimentu à spazzola o di rivestimentu à spruzzu, è dopu piazzata in un fornu à alta temperatura per una reazione in situ, a temperatura di reazione era di 1850 ~ 2300 ℃, è a conservazione di u calore era di 2 ~ 6 ore. U stratu esterno di SiC pò esse adupratu in un fornu di crescita di monocristalli di 24 pollici (60,96 cm), è a temperatura d'usu hè di 1500 ℃, è si hè constatatu chì ùn ci hè micca crepe è caduta di polvere nantu à a superficia di u cilindru di guida di grafite dopu à 1500 ore.
1.3 Applicazione è prugressu di a ricerca in u cilindru d'isolamentu
Cum'è unu di i cumpunenti chjave di u sistema di campu termicu di siliciu monocristallinu, u cilindru d'insulazione hè principalmente utilizatu per riduce a perdita di calore è cuntrullà u gradiente di temperatura di l'ambiente di u campu termicu. Cum'è una parte di supportu di u stratu d'insulazione di u muru internu di u fornu monocristallinu, a currusione di u vapore di siliciu porta à a caduta di scoria è à a screpolatura di u pruduttu, chì infine porta à u fallimentu di u pruduttu.
Per migliurà ulteriormente a resistenza à a corrosione di u vapore di siliciu di u tubu d'insulazione cumpostu C/C-sic, i circadori anu messu i prudutti di tubi d'insulazione cumposti C/C-sic preparati in u fornu di reazione à vapore chimicu, è anu preparatu un rivestimentu densu di carburo di siliciu nantu à a superficia di i prudutti di tubi d'insulazione cumposti C/C-sic per mezu di u prucessu di deposizione chimica à vapore. I risultati mostranu chì u prucessu pò inibisce efficacemente a corrosione di a fibra di carbone nantu à u core di u cumpostu C/C-sic per via di u vapore di siliciu, è a resistenza à a corrosione di u vapore di siliciu hè aumentata da 5 à 10 volte paragunata à u cumpostu carbone/carbone, è a durata di vita di u cilindru d'insulazione è a sicurezza di l'ambiente di u campu termicu sò assai migliurate.
2. Cunclusione è prospettiva
Rivestimentu di carburo di siliciuhè sempre più largamente utilizatu in i materiali di campu termicu di carbone/carbone per via di a so eccellente resistenza à l'ossidazione à alta temperatura. Cù a dimensione crescente di i materiali di campu termicu di carbone/carbone utilizati in a pruduzzione di siliciu monocristallinu, cumu migliurà l'uniformità di u rivestimentu di carburo di siliciu nantu à a superficia di i materiali di campu termicu è migliurà a vita di serviziu di i materiali di campu termicu di carbone/carbone hè diventatu un prublema urgente da risolve.
Da l’altra parte, cù u sviluppu di l’industria di u siliciu monocristallinu, a dumanda di materiali di campu termicu carbone/carboniu d’alta purità hè ancu in crescita, è e nanofibre di SiC sò ancu cultivate nantu à e fibre di carbone interne durante a reazione. I tassi di ablazione di massa è di ablazione lineare di i cumposti C/C-ZRC è C/C-sic ZrC preparati da esperimenti sò -0,32 mg/s è 2,57 μm/s, rispettivamente. I tassi di ablazione di massa è di linea di i cumposti C/C-sic -ZrC sò -0,24 mg/s è 1,66 μm/s, rispettivamente. I cumposti C/C-ZRC cù nanofibre di SiC anu migliori proprietà ablative. Più tardi, seranu studiati l’effetti di diverse fonti di carbone nantu à a crescita di e nanofibre di SiC è u mecanismu di e nanofibre di SiC chì rinforzanu e proprietà ablative di i cumposti C/C-ZRC.
Un crogiolu cumpostu carbone/carbone cù rivestimentu cumpostu hè statu preparatu per mezu di un prucessu di permeazione di vapore chimicu è di una reazione in situ. U rivestimentu cumpostu era cumpostu da un rivestimentu di carburo di siliciu (100~300μm), un rivestimentu di siliciu (10~20μm) è un rivestimentu di nitruro di siliciu (50~100μm), chì puderia inibisce efficacemente a currusione di u vapore di siliciu nantu à a superficia interna di u crogiolu cumpostu carbone/carbone. In u prucessu di pruduzzione, a perdita di u crogiolu cumpostu carbone/carbone cù rivestimentu cumpostu hè di 0,04 mm per fornu, è a durata di vita pò ghjunghje à 180 volte di fornu.
Data di publicazione: 22 di ferraghju 2024