1 Aplikasi lan kemajuan riset lapisan silikon karbida ing bahan medan termal karbon/karbon
1.1 Kemajuan aplikasi lan riset ing persiapan wadah
Ing medan termal kristal tunggal,wadah karbon/karbonutamane digunakake minangka wadhah kanggo bahan silikon lan kontak karowadah kuarsa, kaya sing dituduhake ing Gambar 2. Suhu kerja wadah karbon/karbon kira-kira 1450℃, sing kena erosi ganda silikon padat (silikon dioksida) lan uap silikon, lan pungkasane wadah dadi tipis utawa retak cincin, sing nyebabake kegagalan wadah kasebut.
Wadhah komposit karbon/karbon lapisan komposit digawe kanthi proses permeasi uap kimia lan reaksi in-situ. Lapisan komposit kasebut kasusun saka lapisan silikon karbida (100 ~ 300μm), lapisan silikon (10 ~ 20μm) lan lapisan silikon nitrida (50 ~ 100μm), sing bisa kanthi efektif nyegah korosi uap silikon ing permukaan njero wadhah komposit karbon/karbon. Ing proses produksi, mundhute wadhah komposit karbon/karbon sing dilapisi komposit yaiku 0,04 mm saben tungku, lan umur layanan bisa tekan 180 kali tungku.
Para peneliti nggunakake metode reaksi kimia kanggo ngasilake lapisan silikon karbida sing seragam ing permukaan wadah komposit karbon/karbon ing kahanan suhu tartamtu lan perlindungan gas pembawa, nggunakake silikon dioksida lan logam silikon minangka bahan mentah ing tungku sintering suhu dhuwur. Asil kasebut nuduhake yen perawatan suhu dhuwur ora mung nambah kemurnian lan kekuatan lapisan sic, nanging uga nambah ketahanan aus permukaan komposit karbon/karbon, lan nyegah korosi permukaan wadah dening uap SiO2 lan atom oksigen sing gampang nguap ing tungku silikon monokristal. Umur layanan wadah tambah 20% dibandhingake karo wadah tanpa lapisan sic.
1.2 Kemajuan aplikasi lan riset ing tabung pandhuan aliran
Silinder pandhuan dumunung ing ndhuwur wadhah (kaya sing dituduhake ing Gambar 1). Ing proses narik kristal, bedane suhu antarane njero lan njaba lapangan gedhe, utamane permukaan ngisor sing paling cedhak karo bahan silikon cair, suhu paling dhuwur, lan korosi dening uap silikon paling serius.
Para peneliti nemokake proses sing prasaja lan tahan oksidasi sing apik kanggo lapisan anti-oksidasi tabung pandhuan lan metode persiapan. Kapisan, lapisan kumis silikon karbida ditumbuhake ing matriks tabung pandhuan, banjur lapisan njaba silikon karbida sing padhet disiapake, supaya lapisan transisi SiCw dibentuk ing antarane matriks lan lapisan permukaan silikon karbida sing padhet, kaya sing dituduhake ing Gambar 3. Koefisien ekspansi termal ana ing antarane matriks lan silikon karbida. Iki bisa kanthi efektif nyuda stres termal sing disebabake dening ketidakcocokan koefisien ekspansi termal.
Analisis kasebut nuduhake yen kanthi tambahing isi SiCw, ukuran lan jumlah retakan ing lapisan kasebut mudhun. Sawise oksidasi 10 jam ing udara 1100 ℃, tingkat penurunan bobot sampel lapisan mung 0,87% ~ 8,87%, lan resistensi oksidasi lan resistensi kejut termal saka lapisan silikon karbida saya apik. Kabeh proses persiapan dirampungake terus-terusan kanthi deposisi uap kimia, persiapan lapisan silikon karbida saya disederhanakake, lan kinerja lengkap saka kabeh nozzle saya kuwat.
Para peneliti ngusulake metode kanggo nguatake matriks lan nutupi permukaan tabung pandhuan grafit kanggo silikon monokristal czohr. Bubur silikon karbida sing dipikolehi dilapisi kanthi seragam ing permukaan tabung pandhuan grafit kanthi kekandelan lapisan 30 ~ 50 μm kanthi metode lapisan sikat utawa lapisan semprot, banjur dilebokake ing tungku suhu dhuwur kanggo reaksi in-situ, suhu reaksi yaiku 1850 ~ 2300 ℃, lan pengawetan panas yaiku 2 ~ 6 jam. Lapisan njaba SiC bisa digunakake ing tungku pertumbuhan kristal tunggal 24 in (60,96 cm), lan suhu panggunaan yaiku 1500 ℃, lan ditemokake yen ora ana retak lan bubuk sing tiba ing permukaan silinder pandhuan grafit sawise 1500 jam.
1.3 Kemajuan aplikasi lan riset ing silinder insulasi
Minangka salah sawijining komponen kunci sistem medan termal silikon monokristalin, silinder insulasi utamane digunakake kanggo nyuda mundhut panas lan ngontrol gradien suhu lingkungan medan termal. Minangka bagean pendukung lapisan insulasi tembok njero tungku kristal tunggal, korosi uap silikon nyebabake terak tiba lan retak produk, sing pungkasane nyebabake kegagalan produk.
Kanggo luwih ningkatake ketahanan korosi uap silikon saka tabung insulasi komposit C/C-sic, para peneliti nyelehake produk tabung insulasi komposit C/C-sic sing wis disiapake menyang tungku reaksi uap kimia, lan nyiapake lapisan silikon karbida sing padhet ing permukaan produk tabung insulasi komposit C/C-sic kanthi proses deposisi uap kimia. Asil kasebut nuduhake yen, proses kasebut bisa kanthi efektif nyegah korosi serat karbon ing inti komposit C/C-sic dening uap silikon, lan ketahanan korosi uap silikon mundhak 5 nganti 10 kali dibandhingake karo komposit karbon/karbon, lan umur silinder insulasi lan keamanan lingkungan medan termal saya apik.
2. Dudutan lan prospek
Lapisan silikon karbidasaya akeh digunakake ing bahan medan termal karbon/karbon amarga tahan oksidasi sing apik banget ing suhu dhuwur. Kanthi tambah akeh ukuran bahan medan termal karbon/karbon sing digunakake ing produksi silikon monokristalin, kepiye carane ningkatake keseragaman lapisan silikon karbida ing permukaan bahan medan termal lan ningkatake umur layanan bahan medan termal karbon/karbon wis dadi masalah sing penting kanggo dirampungake.
Ing sisih liya, kanthi perkembangan industri silikon monokristalin, panjaluk kanggo bahan medan termal karbon/karbon kanthi kemurnian dhuwur uga saya tambah, lan serat nano SiC uga ditandur ing serat karbon internal sajrone reaksi kasebut. Tingkat ablasi massa lan ablasi linier komposit C/C-ZRC lan C/C-sic ZrC sing disiapake liwat eksperimen yaiku -0,32 mg/s lan 2,57 μm/s. Tingkat ablasi massa lan garis komposit C/C-sic-ZrC yaiku -0,24 mg/s lan 1,66 μm/s. Komposit C/C-ZRC kanthi serat nano SiC duwe sifat ablatif sing luwih apik. Mengko, efek saka macem-macem sumber karbon ing pertumbuhan serat nano SiC lan mekanisme serat nano SiC sing nguatake sifat ablatif komposit C/C-ZRC bakal disinaoni.
Wadhah komposit karbon/karbon lapisan komposit digawe kanthi proses permeasi uap kimia lan reaksi in-situ. Lapisan komposit kasebut kasusun saka lapisan silikon karbida (100 ~ 300μm), lapisan silikon (10 ~ 20μm) lan lapisan silikon nitrida (50 ~ 100μm), sing bisa kanthi efektif nyegah korosi uap silikon ing permukaan njero wadhah komposit karbon/karbon. Ing proses produksi, mundhute wadhah komposit karbon/karbon sing dilapisi komposit yaiku 0,04 mm saben tungku, lan umur layanan bisa tekan 180 kali tungku.
Wektu kiriman: 22 Februari 2024