1 कार्बन/कार्बन थर्मल फील्ड सामग्रियों में सिलिकॉन कार्बाइड कोटिंग का अनुप्रयोग और अनुसंधान प्रगति
1.1 क्रूसिबल तैयारी में अनुप्रयोग और अनुसंधान प्रगति
एकल क्रिस्टल तापीय क्षेत्र में,कार्बन/कार्बन क्रूसिबलमुख्य रूप से सिलिकॉन सामग्री के लिए एक ले जाने वाले बर्तन के रूप में उपयोग किया जाता है और संपर्क में हैक्वार्ट्ज़ क्रूसिबलजैसा कि चित्र 2 में दिखाया गया है। कार्बन/कार्बन क्रूसिबल का कार्य तापमान लगभग 1450 ℃ है, जो ठोस सिलिकॉन (सिलिकॉन डाइऑक्साइड) और सिलिकॉन वाष्प के दोहरे क्षरण के अधीन है, और अंत में क्रूसिबल पतला हो जाता है या उसमें रिंग क्रैक होता है, जिसके परिणामस्वरूप क्रूसिबल की विफलता होती है।
रासायनिक वाष्प पारगमन प्रक्रिया और इन-सीटू प्रतिक्रिया द्वारा एक समग्र कोटिंग कार्बन/कार्बन समग्र क्रूसिबल तैयार किया गया था। समग्र कोटिंग सिलिकॉन कार्बाइड कोटिंग (100~300μm), सिलिकॉन कोटिंग (10~20μm) और सिलिकॉन नाइट्राइड कोटिंग (50~100μm) से बनी थी, जो कार्बन/कार्बन समग्र क्रूसिबल की आंतरिक सतह पर सिलिकॉन वाष्प के क्षरण को प्रभावी ढंग से रोक सकती थी। उत्पादन प्रक्रिया में, समग्र लेपित कार्बन/कार्बन समग्र क्रूसिबल का नुकसान प्रति भट्टी 0.04 मिमी है, और सेवा जीवन 180 भट्टी बार तक पहुंच सकता है।
शोधकर्ताओं ने एक रासायनिक प्रतिक्रिया विधि का उपयोग करके कार्बन/कार्बन मिश्रित क्रूसिबल की सतह पर एक समान सिलिकॉन कार्बाइड कोटिंग बनाने के लिए कुछ निश्चित तापमान स्थितियों और वाहक गैस की सुरक्षा के तहत, उच्च तापमान सिंटरिंग भट्टी में कच्चे माल के रूप में सिलिकॉन डाइऑक्साइड और सिलिकॉन धातु का उपयोग किया। परिणाम बताते हैं कि उच्च तापमान उपचार न केवल एसआईसी कोटिंग की शुद्धता और ताकत में सुधार करता है, बल्कि कार्बन/कार्बन मिश्रित की सतह के पहनने के प्रतिरोध में भी काफी सुधार करता है, और मोनोक्रिस्टल सिलिकॉन भट्टी में SiO वाष्प और वाष्पशील ऑक्सीजन परमाणुओं द्वारा क्रूसिबल की सतह के क्षरण को रोकता है। एसआईसी कोटिंग के बिना क्रूसिबल की तुलना में क्रूसिबल का सेवा जीवन 20% बढ़ जाता है।
1.2 फ्लो गाइड ट्यूब में अनुप्रयोग और अनुसंधान प्रगति
गाइड सिलेंडर क्रूसिबल के ऊपर स्थित है (जैसा कि चित्र 1 में दिखाया गया है)। क्रिस्टल खींचने की प्रक्रिया में, क्षेत्र के अंदर और बाहर के बीच तापमान का अंतर बड़ा होता है, विशेष रूप से नीचे की सतह पिघली हुई सिलिकॉन सामग्री के सबसे करीब होती है, तापमान सबसे अधिक होता है, और सिलिकॉन वाष्प द्वारा जंग सबसे गंभीर होती है।
शोधकर्ताओं ने गाइड ट्यूब एंटी-ऑक्सीडेशन कोटिंग और तैयारी विधि की एक सरल प्रक्रिया और अच्छे ऑक्सीकरण प्रतिरोध का आविष्कार किया। सबसे पहले, गाइड ट्यूब के मैट्रिक्स पर सिलिकॉन कार्बाइड व्हिस्कर की एक परत इन-सीटू उगाई गई, और फिर एक घने सिलिकॉन कार्बाइड बाहरी परत तैयार की गई, ताकि मैट्रिक्स और घने सिलिकॉन कार्बाइड सतह परत के बीच एक SiCw संक्रमण परत बन जाए, जैसा कि चित्र 3 में दिखाया गया है। थर्मल विस्तार का गुणांक मैट्रिक्स और सिलिकॉन कार्बाइड के बीच था। यह थर्मल विस्तार गुणांक के बेमेल के कारण होने वाले थर्मल तनाव को प्रभावी ढंग से कम कर सकता है।
विश्लेषण से पता चलता है कि SiCw सामग्री की वृद्धि के साथ, कोटिंग में दरारों का आकार और संख्या कम हो जाती है। 1100 ℃ हवा में 10 घंटे के ऑक्सीकरण के बाद, कोटिंग के नमूने की वजन घटाने की दर केवल 0.87% ~ 8.87% है, और सिलिकॉन कार्बाइड कोटिंग के ऑक्सीकरण प्रतिरोध और थर्मल शॉक प्रतिरोध में बहुत सुधार हुआ है। पूरी तैयारी प्रक्रिया रासायनिक वाष्प जमाव द्वारा लगातार पूरी की जाती है, सिलिकॉन कार्बाइड कोटिंग की तैयारी बहुत सरल होती है, और पूरे नोजल के व्यापक प्रदर्शन को मजबूत किया जाता है।
शोधकर्ताओं ने सीज़ोहर मोनोक्रिस्टल सिलिकॉन के लिए ग्रेफाइट गाइड ट्यूब के मैट्रिक्स सुदृढ़ीकरण और सतह कोटिंग की एक विधि प्रस्तावित की। प्राप्त सिलिकॉन कार्बाइड घोल को ब्रश कोटिंग या स्प्रे कोटिंग विधि द्वारा 30 ~ 50 माइक्रोन की कोटिंग मोटाई के साथ ग्रेफाइट गाइड ट्यूब की सतह पर समान रूप से लेपित किया गया था, और फिर इन-सीटू प्रतिक्रिया के लिए एक उच्च तापमान भट्ठी में रखा गया था, प्रतिक्रिया तापमान 1850 ~ 2300 ℃ था, और गर्मी संरक्षण 2 ~ 6 घंटे था। SiC बाहरी परत का उपयोग 24 इंच (60.96 सेमी) एकल क्रिस्टल विकास भट्ठी में किया जा सकता है, और उपयोग तापमान 1500 ℃ है, और यह पाया गया है कि 1500 घंटे के बाद ग्रेफाइट गाइड सिलेंडर की सतह पर कोई दरार और गिरने वाला पाउडर नहीं है।
1.3 इन्सुलेशन सिलेंडर में अनुप्रयोग और अनुसंधान प्रगति
मोनोक्रिस्टलाइन सिलिकॉन थर्मल फील्ड सिस्टम के प्रमुख घटकों में से एक के रूप में, इन्सुलेशन सिलेंडर का उपयोग मुख्य रूप से गर्मी के नुकसान को कम करने और थर्मल फील्ड वातावरण के तापमान ढाल को नियंत्रित करने के लिए किया जाता है। सिंगल क्रिस्टल फर्नेस की आंतरिक दीवार इन्सुलेशन परत के सहायक भाग के रूप में, सिलिकॉन वाष्प संक्षारण के कारण उत्पाद में स्लैग गिरता है और क्रैकिंग होती है, जो अंततः उत्पाद की विफलता का कारण बनती है।
सी/सी-सिक कम्पोजिट इन्सुलेशन ट्यूब के सिलिकॉन वाष्प संक्षारण प्रतिरोध को और बढ़ाने के लिए, शोधकर्ताओं ने तैयार सी/सी-सिक कम्पोजिट इन्सुलेशन ट्यूब उत्पादों को रासायनिक वाष्प प्रतिक्रिया भट्टी में डाला, और रासायनिक वाष्प जमाव प्रक्रिया द्वारा सी/सी-सिक कम्पोजिट इन्सुलेशन ट्यूब उत्पादों की सतह पर घने सिलिकॉन कार्बाइड कोटिंग तैयार की। परिणाम बताते हैं कि, यह प्रक्रिया सिलिकॉन वाष्प द्वारा सी/सी-सिक कम्पोजिट के कोर पर कार्बन फाइबर के संक्षारण को प्रभावी ढंग से रोक सकती है, और कार्बन/कार्बन कम्पोजिट की तुलना में सिलिकॉन वाष्प का संक्षारण प्रतिरोध 5 से 10 गुना बढ़ जाता है, और इन्सुलेशन सिलेंडर की सेवा जीवन और थर्मल क्षेत्र के वातावरण की सुरक्षा में काफी सुधार होता है।
2.निष्कर्ष और संभावना
सिलिकॉन कार्बाइड कोटिंगउच्च तापमान पर इसके उत्कृष्ट ऑक्सीकरण प्रतिरोध के कारण कार्बन/कार्बन थर्मल फील्ड सामग्रियों में इसका अधिक से अधिक व्यापक रूप से उपयोग किया जाता है। मोनोक्रिस्टलाइन सिलिकॉन उत्पादन में उपयोग किए जाने वाले कार्बन/कार्बन थर्मल फील्ड सामग्रियों के बढ़ते आकार के साथ, थर्मल फील्ड सामग्रियों की सतह पर सिलिकॉन कार्बाइड कोटिंग की एकरूपता में सुधार कैसे करें और कार्बन/कार्बन थर्मल फील्ड सामग्रियों के सेवा जीवन में सुधार कैसे करें, यह हल करने के लिए एक तत्काल समस्या बन गई है।
दूसरी ओर, मोनोक्रिस्टलाइन सिलिकॉन उद्योग के विकास के साथ, उच्च शुद्धता वाले कार्बन/कार्बन थर्मल फील्ड मटीरियल की मांग भी बढ़ रही है, और प्रतिक्रिया के दौरान आंतरिक कार्बन फाइबर पर SiC नैनोफाइबर भी उगाए जाते हैं। प्रयोगों द्वारा तैयार C/ C-ZRC और C/ C-sic ZrC कंपोजिट के द्रव्यमान पृथक्करण और रैखिक पृथक्करण दर क्रमशः -0.32 mg/s और 2.57 μm/s हैं। C/ C-sic -ZrC कंपोजिट के द्रव्यमान और रेखा पृथक्करण दर क्रमशः -0.24mg/s और 1.66 μm/s हैं। SiC नैनोफाइबर वाले C/ C-ZRC कंपोजिट में बेहतर एब्लेटिव गुण होते हैं।
रासायनिक वाष्प पारगमन प्रक्रिया और इन-सीटू प्रतिक्रिया द्वारा एक समग्र कोटिंग कार्बन/कार्बन समग्र क्रूसिबल तैयार किया गया था। समग्र कोटिंग सिलिकॉन कार्बाइड कोटिंग (100~300μm), सिलिकॉन कोटिंग (10~20μm) और सिलिकॉन नाइट्राइड कोटिंग (50~100μm) से बनी थी, जो कार्बन/कार्बन समग्र क्रूसिबल की आंतरिक सतह पर सिलिकॉन वाष्प के क्षरण को प्रभावी ढंग से रोक सकती थी। उत्पादन प्रक्रिया में, समग्र लेपित कार्बन/कार्बन समग्र क्रूसिबल का नुकसान प्रति भट्टी 0.04 मिमी है, और सेवा जीवन 180 भट्टी बार तक पहुंच सकता है।
पोस्ट करने का समय: फ़रवरी-22-2024