1 Tagradh agus adhartas rannsachaidh còmhdach silicon carbide ann an stuthan raon teirmeach carbon/carbon
1.1 Adhartas tagraidh is rannsachaidh ann an ullachadh crogain
Anns an raon teirmeach criostail singilte, ancarboin/cruicle carboinair a chleachdadh sa mhòr-chuid mar shoitheach giùlain airson stuth silicon agus tha e ann an conaltradh ris ancrùiseag grian-chlach, mar a chithear ann am Figear 2. Tha teòthachd obrachaidh a’ chriochsail charboin/charboin mu 1450 ℃, a tha fo ùmhlachd bleith dhùbailte de shilicean cruaidh (silicon dà-ogsaid) agus ceò silicean, agus mu dheireadh bidh an criochsail a’ fàs tana no bidh sgàineadh fàinne ann, agus mar thoradh air sin fàillig an criochsail.
Chaidh còmhdach co-dhèanta de chrios co-dhèanta carbon/carbon ullachadh le pròiseas treòrachaidh ceimigeach smùid agus ath-bhualadh in-situ. Bha an còmhdach co-dhèanta air a dhèanamh suas de chòmhdach silicon carbide (100 ~ 300μm), còmhdach silicon (10 ~ 20μm) agus còmhdach silicon nitride (50 ~ 100μm), a dh’ fhaodadh casg èifeachdach a chuir air creimeadh smùid silicon air uachdar a-staigh a’ chrios co-dhèanta carbon/carbon. Anns a’ phròiseas cinneasachaidh, tha call a’ chrios co-dhèanta carbon/carbon còmhdaichte le co-dhèanta 0.04 mm gach àmhainn, agus faodaidh an fad-beatha seirbheis ruighinn 180 uair àmhainn.
Chleachd an luchd-rannsachaidh dòigh ath-bhualadh ceimigeach gus còmhdach silicon carbide èideadh a chruthachadh air uachdar a’ chriostail cho-dhèanta carbon/carbon fo chumhachan teòthachd sònraichte agus dìon gas giùlain, a’ cleachdadh silicon dà-ogsaid agus meatailt silicon mar stuthan amh ann an àmhainn shintearachd àrd-teòthachd. Tha na toraidhean a’ sealltainn nach e a-mhàin gu bheil an làimhseachadh teòthachd àrd a’ leasachadh purrachd agus neart a’ chòmhdaich sic, ach cuideachd a’ leasachadh gu mòr an aghaidh caitheamh uachdar a’ cho-dhèanta carbon/carbon, agus a’ cur casg air creimeadh uachdar a’ chriostail le ceò SiO agus dadaman ocsaidean luaineach anns an àmhainn silicon monocrystal. Tha beatha seirbheis a’ chriostail air a mheudachadh 20% an taca ri beatha a’ chriostail às aonais còmhdach sic.
1.2 Adhartas tagraidh is rannsachaidh ann an tiùb treòrachaidh sruthadh
Tha an siolandair treòrachaidh suidhichte os cionn a’ chriosail (mar a chithear ann am Figear 1). Rè pròiseas tarraing criostail, tha an diofar teòthachd eadar taobh a-staigh agus taobh a-muigh an achaidh mòr, gu sònraichte tha an uachdar ìosal as fhaisge air an stuth silicon leaghte, is e an teòthachd as àirde, agus is e an creimeadh le ceò silicon as miosa.
Chruthaich an luchd-rannsachaidh pròiseas sìmplidh agus deagh aghaidh ocsaididh airson còmhdach an-aghaidh ocsaididh agus dòigh ullachaidh an tiùba treòrachaidh. An toiseach, chaidh sreath de shnàthaid silicon carbide fhàs in-situ air maitrís an tiùba treòrachaidh, agus an uairsin chaidh sreath a-muigh dùmhail silicon carbide ullachadh, gus an deach sreath gluasaid SiCw a chruthachadh eadar am maitrís agus an sreath uachdar dùmhail silicon carbide, mar a chithear ann am Figear 3. Bha an co-èifeachd leudachaidh teirmeach eadar am maitrís agus silicon carbide. Faodaidh e an cuideam teirmeach air adhbhrachadh le mì-cho-fhreagarrachd co-èifeachd leudachaidh teirmeach a lughdachadh gu h-èifeachdach.
Tha an anailis a’ sealltainn, le àrdachadh ann an susbaint SiCw, gu bheil meud agus àireamh nan sgàinidhean anns a’ chòmhdach a’ lùghdachadh. Às dèidh 10 uairean de ocsaideachadh ann an èadhar 1100 ℃, chan eil an ìre call cuideim den t-sampall còmhdaich ach 0.87% ~ 8.87%, agus tha an aghaidh ocsaideachaidh agus an aghaidh clisgeadh teirmeach den chòmhdach silicon carbide air an leasachadh gu mòr. Tha am pròiseas ullachaidh gu lèir air a chrìochnachadh gu leantainneach le tasgadh smùid ceimigeach, tha ullachadh còmhdach silicon carbide air a dhèanamh gu mòr nas sìmplidhe, agus tha coileanadh coileanta an t-sròin gu lèir air a neartachadh.
Mhol an luchd-rannsachaidh dòigh airson neartachadh maitrís agus còmhdach uachdar tiùb treòrachaidh grafait airson silicon monocrystal czohr. Chaidh an slurry silicon carbide a fhuaireadh a chòmhdach gu cothromach air uachdar an tiùba treòrachaidh grafait le tiugh còmhdach de 30 ~ 50 μm le còmhdach bruis no còmhdach spraeraidh, agus an uairsin a chuir ann an àmhainn teòthachd àrd airson ath-bhualadh in-situ, bha an teòthachd ath-bhualadh 1850 ~ 2300 ℃, agus bha an gleidheadh teas 2 ~ 6 uairean. Faodar an còmhdach a-muigh SiC a chleachdadh ann an àmhainn fàis criostail singilte 24 òirleach (60.96 cm), agus tha an teòthachd cleachdaidh 1500 ℃, agus chaidh a lorg nach eil sgàineadh no pùdar a’ tuiteam air uachdar siolandair an treòrachaidh grafait às deidh 1500 uairean.
1.3 Adhartas tagraidh is rannsachaidh ann an siolandair inslitheachaidh
Mar aon de na prìomh phàirtean de shiostam achaidh teirmeach silicon monocrystalline, thathas a’ cleachdadh an siolandair insulation sa mhòr-chuid gus call teas a lughdachadh agus smachd a chumail air claonadh teòthachd na h-àrainneachd achaidh teirmeach. Mar phàirt taiceil de shreath insulation balla a-staigh àmhainn criostail singilte, bidh creimeadh ceò silicon ag adhbhrachadh gun tuit slag agus gun sgàin an toradh, a dh’ adhbhraicheas fàilligeadh toraidh mu dheireadh.
Gus an aghaidh creimeadh ceò sileaconach anns a’ phìob inslithe co-dhèanta C/C-sic a leasachadh tuilleadh, chuir an luchd-rannsachaidh na toraidhean tiùba inslithe co-dhèanta C/C-sic ullaichte a-steach don fhùirneis ath-bhualadh ceò ceimigeach, agus dh’ullaich iad còmhdach dùmhail sileacon carbide air uachdar nan toraidhean tiùba inslithe co-dhèanta C/C-sic le pròiseas tasgadh ceò ceimigeach. Tha na toraidhean a’ sealltainn, gum faod am pròiseas casg èifeachdach a chuir air creimeadh snàithleach gualain air cridhe co-dhèanta C/C-sic le ceò sileacon, agus tha an aghaidh creimeadh aig ceò sileacon air a mheudachadh 5 gu 10 uiread an taca ri co-dhèanta carbon/carbon, agus tha beatha seirbheis an siolandair inslithe agus sàbhailteachd na h-àrainneachd achaidh teirmeach air an leasachadh gu mòr.
2. Co-dhùnadh agus ro-shealladh
Còmhdach silicon carbideTha e air a chleachdadh barrachd is barrachd ann an stuthan raon teirmeach carbon/carbon air sgàth cho math ’s a tha e an aghaidh oxidation aig teòthachd àrd. Leis a’ mheudachadh de stuthan raon teirmeach carbon/carbon a thathas a’ cleachdadh ann an cinneasachadh silicon monocrystalline, tha e air a bhith na dhuilgheadas èiginneach a dh’ fheumar fhuasgladh mar a leasaicheas tu cunbhalachd còmhdach silicon carbide air uachdar stuthan raon teirmeach agus mar a leasaicheas tu beatha seirbheis stuthan raon teirmeach carbon/carbon.
Air an làimh eile, le leasachadh gnìomhachas an t-silicon monocrystalline, tha an t-iarrtas airson stuthan raon teirmeach carbon/carbon àrd-ghlanachd a’ dol am meud cuideachd, agus tha nanofibers SiC cuideachd air am fàs air na snàithleanan carbon a-staigh rè an ath-bhualadh. Tha na h-ìrean ablation mais agus ablation loidhneach de cho-dhèanamhan C/C-ZRC agus C/C-sic ZrC air an ullachadh le deuchainnean -0.32 mg/s agus 2.57 μm/s, fa leth. Tha na h-ìrean ablation mais agus loidhneach de cho-dhèanamhan C/C-sic-ZrC -0.24mg/s agus 1.66 μm/s, fa leth. Tha feartan ablative nas fheàrr aig na co-dhèanamhan C/C-ZRC le nanofibers SiC. Nas fhaide air adhart, thèid buaidh diofar stòran carbon air fàs nanofibers SiC agus an dòigh anns a bheil nanofibers SiC a’ neartachadh feartan ablative cho-dhèanamhan C/C-ZRC a sgrùdadh.
Chaidh còmhdach co-dhèanta de chrios co-dhèanta carbon/carbon ullachadh le pròiseas treòrachaidh ceimigeach smùid agus ath-bhualadh in-situ. Bha an còmhdach co-dhèanta air a dhèanamh suas de chòmhdach silicon carbide (100 ~ 300μm), còmhdach silicon (10 ~ 20μm) agus còmhdach silicon nitride (50 ~ 100μm), a dh’ fhaodadh casg èifeachdach a chuir air creimeadh smùid silicon air uachdar a-staigh a’ chrios co-dhèanta carbon/carbon. Anns a’ phròiseas cinneasachaidh, tha call a’ chrios co-dhèanta carbon/carbon còmhdaichte le co-dhèanta 0.04 mm gach àmhainn, agus faodaidh an fad-beatha seirbheis ruighinn 180 uair àmhainn.
Àm puist: 22 Gearran 2024