Негізгі жылу өрісі материалдары: C/C композиттік материалдары

Көміртек-көміртекті композиттеркөміртекті талшық композиттерінің бір түрі болып табылады, көміртекті талшық арматуралық материал ретінде, ал тұндырылған көміртекті матрица материалы ретінде пайдаланады.C/C композиттері көміртектіОл толығымен дерлік элементтік көміртектен тұратындықтан, жоғары температураға төзімділігі жоғары және көміртекті талшықтың күшті механикалық қасиеттерін мұра етеді. Ол бұрын қорғаныс саласында өнеркәсіптік дамытылған.

Қолдану салалары:

C/C композиттік материалдарыөнеркәсіптік тізбектің ортасында орналасқан, ал жоғары ағынға көміртекті талшықтар мен преформа өндірісі кіреді, ал төменгі ағындағы қолдану өрістері салыстырмалы түрде кең.C/C композиттік материалдарынегізінен ыстыққа төзімді материалдар, үйкеліс материалдары және жоғары механикалық өнімділік материалдары ретінде қолданылады. Олар аэроғарыш саласында (зымыран саптамасының мойын астарлары, жылу қорғаныс материалдары және қозғалтқыштың жылу құрылымдық бөліктері), тежегіш материалдарында (жоғары жылдамдықты рельс, ұшақ тежегіш дискілері), фотоэлектрлік жылу өрістерінде (оқшаулағыш бөшкелер, тигельдер, бағыттаушы түтіктер және басқа компоненттер), биологиялық денелерде (жасанды сүйектер) және басқа да салаларда қолданылады. Қазіргі уақытта отандықC/C композиттік материалдарыкомпаниялар негізінен композиттік материалдардың бірыңғай буынына назар аударады және жоғары ағынды преформа бағытына дейін созылады.

C/C композиттік материалдары төмен тығыздық, жоғары меншікті беріктік, жоғары меншікті модуль, жоғары жылу өткізгіштік, төмен жылу кеңею коэффициенті, жақсы сынуға төзімділік, тозуға төзімділік, абляцияға төзімділік және т.б. сияқты тамаша кешенді сипаттамаларға ие. Атап айтқанда, басқа материалдардан айырмашылығы, C/C композиттік материалдарының беріктігі төмендемейді, керісінше температураның жоғарылауымен артуы мүмкін. Бұл тамаша ыстыққа төзімді материал, сондықтан ол алғаш рет зымыран мойын лайнерлерінде өнеркәсіптік игерілді.

C/C композиттік материалы көміртекті талшықтың тамаша механикалық қасиеттері мен өңдеу қасиеттерін мұра етеді, графиттің ыстыққа төзімділігі мен коррозияға төзімділігіне ие және графит өнімдерінің күшті бәсекелесіне айналды. Әсіресе, жоғары беріктік талаптары бар қолдану саласында – фотоэлектрлік жылу өрісінде, C/C композиттік материалдарының үнемділігі мен қауіпсіздігі ірі көлемді кремний пластиналары кезінде барған сайын айқын көрініп келеді және бұл қатаң сұранысқа айналды. Керісінше, жеткізу жағындағы өндірістік қуаттың шектеулі болуына байланысты графит C/C композиттік материалдарына қосымша болды.

Фотоэлектрлік жылу өрісін қолдану:

Жылу өрісі - монокристалды кремнийдің өсуін немесе белгілі бір температурада поликристалды кремний құймаларын өндіруді қамтамасыз ететін тұтас жүйе. Ол монокристалды кремний мен поликристалды кремнийдің тазалығында, біркелкілігінде және басқа да қасиеттерінде маңызды рөл атқарады және кристалды кремний өндірісінің алдыңғы қатарына жатады. Жылу өрісін өнім түріне қарай монокристалды кремний монокристалды тарту пешінің жылу өрісі жүйесіне және поликристалды құйма пешінің жылу өрісі жүйесіне бөлуге болады. Монокристалды кремний ұяшықтары поликристалды кремний ұяшықтарына қарағанда жоғары конверсия тиімділігіне ие болғандықтан, монокристалды кремний пластиналарының нарықтық үлесі артып келеді, ал менің елімдегі поликристалды кремний пластиналарының нарықтық үлесі жыл сайын 2019 жылғы 32,5%-дан 2020 жылы 9,3%-ға дейін төмендеп келеді. Сондықтан жылу өрісін өндірушілер негізінен монокристалды тарту пештерінің жылу өрісі технологиясын пайдаланады.

2-сурет: Кристалдық кремний өндірісі тізбегіндегі жылу өрісі

Жылу өрісі оннан астам компоненттен тұрады, ал төрт негізгі компонент - тигель, бағыттаушы түтік, оқшаулағыш цилиндр және қыздырғыш. Әр түрлі компоненттердің материалдық қасиеттерге қойылатын талаптары әртүрлі. Төмендегі суретте монокристалды кремнийдің жылу өрісінің схемалық диаграммасы көрсетілген. Тигель, бағыттаушы түтік және оқшаулағыш цилиндр жылу өрісі жүйесінің құрылымдық бөліктері болып табылады. Олардың негізгі функциясы - жоғары температуралы жылу өрісін толығымен қолдау, ал олардың тығыздығына, беріктігіне және жылу өткізгіштігіне қойылатын талаптары жоғары. Қыздырғыш - жылу өрісіндегі тікелей қыздыру элементі. Оның функциясы - жылу энергиясын беру. Ол әдетте кедергілі, сондықтан материалдың кедергісіне қойылатын талаптары жоғары.