Am pròiseas bunaiteach deSiCTha fàs criostail air a roinn ann an fo-shruthadh agus lobhadh stuthan amh aig teòthachd àrd, còmhdhail stuthan ìre gasach fo ghnìomhachd claonadh teòthachd, agus fàs ath-chriostalachaidh stuthan ìre gasach aig criostal an t-sìl. Stèidhichte air seo, tha taobh a-staigh a’ chriostail air a roinn ann an trì pàirtean: raon stuthan amh, seòmar fàis agus criostal an t-sìl. Chaidh modail samhlachaidh àireamhach a tharraing stèidhichte air an fhìor aghaidh.SiCuidheam fàis criostail singilte (faic Figear 1). Anns an àireamhachadh: bonn ancrùiseagTha 90 mm air falbh bho bhonn an teasadair taobh, tha teòthachd as àirde a’ chriochaill 2100 ℃, tha trast-thomhas gràinean an stuth amh 1000 μm, tha an porosity 0.6, tha cuideam fàis 300 Pa, agus tha an ùine fàis 100 uair. Tha tiugh PG 5 mm, tha an trast-thomhas co-ionann ri trast-thomhas a-staigh a’ chriochaill, agus tha e suidhichte 30 mm os cionn an stuth amh. Tha pròiseasan fo-shruthadh, carbonachadh, agus ath-chriostalachadh crios an stuth amh air am beachdachadh san àireamhachadh, agus chan eil an ath-bhualadh eadar PG agus stuthan ìre gas air am beachdachadh. Tha na paramadairean feartan corporra co-cheangailte ri àireamhachadh air an sealltainn ann an Clàr 1.
Figear 1 Modail àireamhachaidh atharrais. (a) Modail achaidh teirmeach airson atharrais fàs criostail; (b) Roinneadh farsaingeachd a-staigh a’ chriosail agus duilgheadasan fiosaigeach co-cheangailte ris
Clàr 1 Cuid de na paramadairean fiosaigeach a chaidh a chleachdadh san àireamhachadh
Tha Figear 2(a) a’ sealltainn gu bheil teòthachd an structair anns a bheil PG (air a chomharrachadh mar structar 1) nas àirde na teòthachd an structair gun PG (air a chomharrachadh mar structar 0) fo PG, agus nas ìsle na teòthachd structar 0 os cionn PG. Bidh an claonadh teòthachd iomlan ag àrdachadh, agus bidh PG ag obair mar àidseant teas-inslithe. A rèir Figearan 2(b) agus 2(c), tha na claonaidhean teòthachd aiseach agus rèididheach aig structar 1 anns an raon stuthan amh nas lugha, tha an sgaoileadh teòthachd nas co-ionnan, agus tha fo-shruthadh an stuth nas coileanta. Eu-coltach ris an raon stuthan amh, tha Figear 2(c) a’ sealltainn gu bheil an claonadh teòthachd rèididheach aig criostal sìl structar 1 nas motha, a dh’ fhaodadh a bhith air adhbhrachadh leis na diofar chuibhreannan de dhiofar mhodhan gluasaid teas, a chuidicheas an criostal fàs le eadar-aghaidh lùbach. Ann am Figear 2(d), tha an teòthachd aig diofar shuidheachaidhean anns a’ chriosail a’ sealltainn gluasad a tha a’ sìor fhàs mar a bhios an fhàs a’ dol air adhart, ach bidh an diofar teòthachd eadar structar 0 agus structar 1 a’ lùghdachadh mean air mhean anns an raon stuthan amh agus ag àrdachadh mean air mhean anns an t-seòmar fàis.
Figear 2 Sgaoileadh teòthachd agus atharrachaidhean anns a’ chriostail. (a) Sgaoileadh teòthachd taobh a-staigh a’ chriostail de structar 0 (clì) agus structar 1 (deas) aig 0 uair, aonad: ℃; (b) Sgaoileadh teòthachd air loidhne mheadhanach a’ chriostail de structar 0 agus structar 1 bho bhonn an stuth amh chun chriostail sìl aig 0 uair; (c) Sgaoileadh teòthachd bhon mheadhan gu oir a’ chriostail air uachdar criostail sìl (A) agus uachdar an stuth amh (B), meadhan (C) agus bonn (D) aig 0 uair, is e an ais chòmhnard r radius criostail sìl airson A, agus radius raon an stuth amh airson B~D; (d) Atharrachaidhean teòthachd aig meadhan pàirt àrd (A), uachdar an stuth amh (B) agus meadhan (C) seòmar fàis structar 0 agus structar 1 aig 0, 30, 60, agus 100 uair.
Tha Figear 3 a’ sealltainn còmhdhail stuthan aig diofar amannan anns a’ chriostail de structar 0 agus structar 1. Bidh ìre sruthadh stuthan ìre gasach anns an raon stuthan amh agus an seòmar fàis ag àrdachadh le àrdachadh an t-suidheachaidh, agus bidh còmhdhail stuthan a’ lagachadh mar a bhios an fhàs a’ dol air adhart. Tha Figear 3 cuideachd a’ sealltainn, fo na cumhaichean atharrais, gu bheil an stuth amh an toiseach a’ grafaiteachadh air balla taobh a’ chriostail agus an uairsin air bonn a’ chriostail. A bharrachd air an sin, tha ath-chriostalachadh air uachdar an stuth amh agus bidh e a’ tiughad mean air mhean mar a bhios an fhàs a’ dol air adhart. Tha Figearan 4(a) agus 4(b) a’ sealltainn gu bheil ìre sruthadh stuthan taobh a-staigh an stuth amh a’ lùghdachadh mar a bhios an fhàs a’ dol air adhart, agus tha ìre sruthadh stuthan aig 100 uair a thìde mu 50% den mhionaid thùsail; ge-tà, tha an ìre sruthadh an ìre mhath mòr aig an oir air sgàth grafaiteachadh an stuth amh, agus tha an ìre sruthadh aig an oir nas motha na 10 uiread na tha an ìre sruthadh anns an raon mheadhanach aig 100 uair a thìde; a bharrachd air sin, tha buaidh PG ann an structar 1 a’ dèanamh ìre sruthadh stuthan ann an raon stuthan amh structar 1 nas ìsle na buaidh structar 0. Ann am Figear 4(c), tha an sruth stuthan an dà chuid ann an raon stuthan amh agus anns an t-seòmar fàis a’ lagachadh mean air mhean mar a bhios an fhàs a’ dol air adhart, agus tha an sruth stuthan ann an raon stuthan amh a’ sìor dhol sìos, a tha air adhbhrachadh le fosgladh seanail sruthadh an adhair aig oir a’ chriostail agus bacadh air ath-chriostalachadh aig a’ mhullach; anns an t-seòmar fàis, tha ìre sruthadh stuthan structar 0 a’ lùghdachadh gu luath anns a’ chiad 30 uair gu 16%, agus chan eil e a’ lùghdachadh ach 3% anns an ùine às dèidh sin, agus tha structar 1 fhathast an ìre mhath seasmhach tron phròiseas fàis. Mar sin, bidh PG a’ cuideachadh le bhith a’ seasmhachadh ìre sruthadh stuthan anns an t-seòmar fàis. Tha Figear 4(d) a’ dèanamh coimeas eadar ìre sruthadh stuthan aig aghaidh fàis a’ chriostail. Aig a’ chiad mhionaid agus 100 uair a thìde, tha còmhdhail stuthan ann an sòn fàis structar 0 nas làidire na ann an structar 1, ach tha raon ìre sruthadh àrd an-còmhnaidh aig oir structar 0, a tha ag adhbhrachadh cus fàs aig an oir. Tha làthaireachd PG ann an structar 1 a’ cur bacadh air an iongantas seo gu h-èifeachdach.
Figear 3 Sruth stuthan anns a’ chriosail. Sruth-loidhnean (clì) agus vectaran astair (deas) còmhdhail stuthan gasach ann an structaran 0 agus 1 aig diofar amannan, aonad vectar astair: m/s
Figear 4 Atharrachaidhean ann an ìre sruthadh stuthan. (a) Atharrachaidhean ann an sgaoileadh ìre sruthadh stuthan ann am meadhan stuth amh structar 0 aig 0, 30, 60, agus 100 uair, is e r radius raon an stuth amh; (b) Atharrachaidhean ann an sgaoileadh ìre sruthadh stuthan ann am meadhan stuth amh structar 1 aig 0, 30, 60, agus 100 uair, is e r radius raon an stuth amh; (c) Atharrachaidhean ann an ìre sruthadh stuthan taobh a-staigh seòmar fàis (A, B) agus taobh a-staigh an stuth amh (C, D) de structaran 0 agus 1 thar ùine; (d) Sgaoileadh ìre sruthadh stuthan faisg air uachdar criostal sìl structaran 0 agus 1 aig 0 agus 100 uair, is e r radius criostal sìl
Bidh C/Si a’ toirt buaidh air seasmhachd criostalach agus dùmhlachd lochdan fàs criostail SiC. Tha Figear 5(a) a’ dèanamh coimeas eadar sgaoileadh co-mheas C/Si an dà structar aig a’ chiad mhionaid. Bidh an co-mheas C/Si a’ lùghdachadh mean air mhean bhon bhonn gu mullach a’ chriostail, agus tha co-mheas C/Si structar 1 an-còmhnaidh nas àirde na co-mheas structar 0 aig diofar shuidheachaidhean. Tha Figearan 5(b) agus 5(c) a’ sealltainn gu bheil an co-mheas C/Si ag àrdachadh mean air mhean le fàs, a tha co-cheangailte ris an àrdachadh ann an teòthachd a-staigh anns an ìre nas fhaide air adhart den fhàs, leasachadh grafaiteachadh stuthan amh, agus ath-bhualadh phàirtean Si anns an ìre gas leis a’ chriostail grafait. Ann am Figear 5(d), tha co-mheasan C/Si structar 0 agus structar 1 gu math eadar-dhealaichte fo PG (0, 25 mm), ach beagan eadar-dhealaichte os cionn PG (50 mm), agus tha an diofar ag àrdachadh mean air mhean mar a bhios e a’ tighinn faisg air a’ chriostal. San fharsaingeachd, tha co-mheas C/Si structar 1 nas àirde, a chuidicheas le bhith a’ seasmhachadh cruth a’ chriostail agus a’ lughdachadh coltachd gluasad ìre.
Figear 5 Sgaoileadh agus atharrachaidhean ann an co-mheas C/Si. (a) Sgaoileadh co-mheas C/Si ann an ceusairean structar 0 (clì) agus structar 1 (deas) aig 0 uair; (b) Co-mheas C/Si aig diofar astaran bho loidhne mheadhain ceusair structar 0 aig diofar amannan (0, 30, 60, 100 uair); (c) Co-mheas C/Si aig diofar astaran bho loidhne mheadhain ceusair structar 1 aig diofar amannan (0, 30, 60, 100 uair); (d) Coimeas eadar co-mheas C/Si aig diofar astaran (0, 25, 50, 75, 100 mm) bho loidhne mheadhain ceusair structar 0 (loidhne sholadach) agus structar 1 (loidhne phìosach) aig diofar amannan (0, 30, 60, 100 uair).
Tha Figear 6 a’ sealltainn nan atharrachaidhean ann an trast-thomhas agus porosity nan gràinean ann an roinnean stuthan amh an dà structar. Tha am figear a’ sealltainn gu bheil trast-thomhas an stuth amh a’ lùghdachadh agus gu bheil am porosity ag àrdachadh faisg air balla a’ chrioch, agus gu bheil porosity an oir a’ sìor fhàs agus gu bheil trast-thomhas nam gràinean a’ sìor lùghdachadh mar a bhios an fhàs a’ dol air adhart. Tha am porosity oir as àirde mu 0.99 aig 100 uair, agus tha an trast-thomhas gràinean as ìsle mu 300 μm. Tha am trast-thomhas gràinean ag àrdachadh agus am porosity a’ lùghdachadh air uachdar àrd an stuth amh, a rèir ath-chriostalachadh. Tha tiughas na sgìre ath-chriostalachaidh ag àrdachadh mar a bhios an fhàs a’ dol air adhart, agus tha meud agus porosity nam gràinean a’ sìor atharrachadh. Tha an trast-thomhas gràinean as àirde a’ ruighinn barrachd air 1500 μm, agus is e 0.13 am porosity as ìsle. A bharrachd air an sin, leis gu bheil PG ag àrdachadh teòthachd na sgìre stuth amh agus gu bheil an ro-shàthadh gas beag, tha tiughas ath-chriostalachaidh pàirt àrd stuth amh structar 1 beag, a leasaicheas ìre cleachdaidh stuth amh.
Figear 6 Atharrachaidhean ann an trast-thomhas mìrean (clì) agus porosity (deas) de raon an stuth amh de structar 0 agus structar 1 aig diofar amannan, aonad trast-thomhas mìrean: μm
Tha Figear 7 a’ sealltainn gu bheil structar 0 a’ lùbadh aig toiseach an fhàs, agus dh’ fhaodadh seo a bhith co-cheangailte ri cus ìre sruthadh stuthan air adhbhrachadh le grafaiteachadh oir an stuth amh. Tha an ìre lùbadh air a lagachadh rè a’ phròiseas fàis às dèidh sin, a tha a’ freagairt ris an atharrachadh ann an ìre sruthadh stuthan aig aghaidh fàs criostail structar 0 ann am Figear 4 (d). Ann an structar 1, air sgàth buaidh PG, chan eil lùbadh a’ nochdadh air eadar-aghaidh a’ chriostail. A bharrachd air an sin, tha PG cuideachd a’ dèanamh ìre fàis structar 1 gu math nas ìsle na ìre fàis structar 0. Chan eil tiugh meadhan criostail structar 1 às dèidh 100 uair ach 68% de thiugh structar 0.
Figear 7 Atharrachaidhean eadar-aghaidh criostalan structar 0 agus structar 1 aig 30, 60, agus 100 uair
Chaidh fàs criostail a dhèanamh fo chumhachan pròiseas atharrais àireamhach. Tha na criostalan a dh'fhàs le structar 0 agus structar 1 air an sealltainn ann am Figear 8(a) agus Figear 8(b), fa leth. Tha criostal structar 0 a’ sealltainn eadar-aghaidh cruinn, le tonnan anns an raon meadhanach agus gluasad ìre aig an oir. Tha an lùbadh uachdar a’ riochdachadh ìre àraid de neo-aonghnèitheachd ann an còmhdhail stuthan ìre-gas, agus tha tachartas gluasad ìre a’ freagairt ris a’ cho-mheas C/Si ìosal. Tha eadar-aghaidh a’ chriostail a dh’fhàs le structar 1 beagan cruinn, chan eil gluasad ìre ri lorg, agus tha an tighead 65% den chriostal às aonais PG. San fharsaingeachd, tha toraidhean fàs criostail a’ freagairt ris na toraidhean atharrais, le eadar-dhealachadh teòthachd rèididheach nas motha aig eadar-aghaidh criostail structar 1, tha am fàs luath aig an oir air a chumail fodha, agus tha an ìre sruthadh stuthan iomlan nas slaodaiche. Tha an gluasad iomlan a’ co-chòrdadh ris na toraidhean atharrais àireamhach.
Figear 8 Criostalan SiC air am fàs fo structar 0 agus structar 1
Co-dhùnadh
Tha PG cuideachail airson leasachadh teòthachd iomlan raon an stuth amh agus leasachadh cunbhalachd teòthachd aiseach agus rèididh, a’ brosnachadh làn-shublimation agus cleachdadh an stuth amh; bidh an diofar teòthachd aig a’ mhullach agus aig a’ bhonn ag àrdachadh, agus bidh an claonadh rèididh aig uachdar criostail an t-sìl ag àrdachadh, a chuidicheas le bhith a’ cumail suas fàs eadar-aghaidh lùbach. A thaobh gluasad mais, bidh toirt a-steach PG a’ lughdachadh an ìre gluasaid mais iomlan, bidh an ìre sruthadh stuthan anns an t-seòmar fàis anns a bheil PG ag atharrachadh nas lugha thar ùine, agus tha am pròiseas fàis gu lèir nas seasmhaiche. Aig an aon àm, bidh PG cuideachd a’ cur bacadh èifeachdach air cus gluasad mais oir. A bharrachd air an sin, bidh PG cuideachd ag àrdachadh co-mheas C/Si na h-àrainneachd fàis, gu sònraichte aig oir aghaidh eadar-aghaidh criostail an t-sìl, a chuidicheas le bhith a’ lughdachadh atharrachadh ìre rè a’ phròiseas fàis. Aig an aon àm, bidh buaidh insulation teirmeach PG a’ lughdachadh ath-chriostalachadh ann am pàirt àrd an stuth amh gu ìre àraidh. Airson fàs criostail, bidh PG a’ slaodadh sìos an ìre fàis criostail, ach tha an eadar-aghaidh fàis nas lùbach. Mar sin, tha PG na dhòigh èifeachdach airson àrainneachd fàis criostalan SiC a leasachadh agus càileachd criostail a bharrachadh.
Àm puist: Ògmhios-18-2024