1 Progressus applicationis et investigationis tegumenti carburi silicii in materiis carbonis/carbonis campi thermalis
1.1 Progressus applicationis et investigationis in praeparatione crucibuli
In campo thermali monocrystallini,carbonis/carbonis crucibulumpraecipue ut vas portans materiae siliconis adhibetur et cum ea in contactu estcrucibulum quartzum...ut in Figura 2 demonstratur. Temperatura operationis crucibuli carbonis/carbonis est circiter 1450℃, quae duplici erosioni silicii solidi (dioxidi silicii) et vaporis silicii subiecta est, et denique crucibulum tenue fit vel fissuram anularem habet, quod ad ruinam crucibuli ducit.
Crustulum compositum carbonis/carbonis per processum permeationis vaporis chemici et reactionem in situ paratum est. Obductio composita ex obductione carburi silicii (100~300μm), obductione silicii (10~20μm), et obductione silicii nitridi (50~100μm) constabat, quae corrosionem vaporis silicii in superficie interna crucis compositi carbonis/carbonis efficaciter inhibere poterant. In processu productionis, iactura crucis compositi carbonis/carbonis obducti est 0.04 mm per furnum, et vita utilis 180 tempora furni attingere potest.
Investigatores, methodo reactionis chemicae adhibiti, stratum uniforme silicii carburi in superficie crucis compositi carbonis/carbonis sub certis condicionibus temperaturae et protectione gasis vectoris generaverunt, dioxido silicii et metallo silicii ut materiis primis in camino sinterizationis altae temperaturae utentes. Resultata ostendunt curationem altae temperaturae non solum puritatem et firmitatem strati silicii augere, sed etiam resistentiam attritionis superficiei compositi carbonis/carbonis magnopere augere, et corrosionem superficiei crucis a vapore SiO et atomis oxygenii volatilibus in camino silicii monocrystallino impedire. Vita utilis crucis 20% aucta est comparata cum vita crucis sine strato silicii.
1.2 Progressus applicationis et investigationis in tubo ductore fluxus
Cylindrus ductor supra crucibulum locatus est (ut in Figura 1 demonstratur). In processu extractionis crystalli, magna est differentia temperaturae inter campum interiorem et exteriorem, praesertim superficies inferior proxima materiae siliconis fusae est, temperatura est maxima, et corrosio a vapore siliconis gravissima.
Investigatores processum simplicem et bonam resistentiam oxidationis obducendi et praeparandi tubi ductoris excogitaverunt. Primo, stratum carburi silicii whisker in situ in matrice tubi ductoris crevit, deinde stratum externum densum carburi silicii praeparatum est, ita ut stratum transitionis SiCw inter matricem et stratum superficiale densum carburi silicii formaretur, ut in Figura 3 demonstratur. Coefficiens expansionis thermalis inter matricem et carburum silicii erat. Hoc efficaciter tensionem thermalem, quae ex discrepantia coefficientium expansionis thermalis oritur, reducere potest.
Analysis ostendit cum incremento contenti SiCw, magnitudinem et numerum fissurarum in obductione minui. Post decem horas oxidationis in aere 1100℃, pondus amittendum exempli obductionis tantum 0.87%~8.87% est, et resistentia oxidationis et resistentia ictus thermalis obductionis carburi silicii magnopere augentur. Totus processus praeparationis continue per depositionem vaporis chemici perficitur, praeparatio obductionis carburi silicii magnopere simplificatur, et efficacia completa totius fistulae roboratur.
Investigatores modum proposuerunt quo matrix firmaretur et superficies tubi ductoris graphiti pro silicio monocrystallino Czohr obtegeretur. Suspensio carburi silicii obtenta superficiem tubi ductoris graphiti uniformiter obtecta est, crassitudine 30~50 μm, sive penicillo obtegendo sive spargendo, deinde in fornacem altae temperaturae ad reactionem in situ collocata est. Temperatura reactionis erat 1850~2300°C, et conservatio caloris erat 2~6h. Stratum externum SiC in fornace accretionis monocrystalli 24 in (60.96 cm) adhiberi potest, temperatura usus 1500°C, et inventum est nullam fissuram aut cadentem pulverem in superficie cylindri ductoris graphiti post 1500h apparere.
1.3 Progressus applicationis et investigationis in cylindro insulationis
Cylindrus insulationis, ut unum ex elementis principalibus systematis campi thermalis silicii monocrystallini, praecipue ad iacturam caloris minuendam et gradientem temperaturae ambitus campi thermalis moderandum adhibetur. Ut pars sustentans strati insulationis parietis interioris fornacis monocrystallini, corrosio vaporis silicii ad casum scoriae et fissuras producti ducit, quae tandem ad defectum producti perducunt.
Ut resistentia corrosionis vaporis silicii tubi insulationis compositi C/C-sic ulterius augeretur, investigatores producta tubuli insulationis compositi C/C-sic praeparata in fornacem reactionis vaporis chemici immiserunt, et densam stratum carburi silicii in superficie productorum tuborum insulationis compositi C/C-sic per processum depositionis vaporis chemici praeparaverunt. Resultata ostendunt hunc processum corrosionem fibrae carbonis in nucleo compositi C/C-sic vapore silicii efficaciter inhibere posse, et resistentiam corrosionis vaporis silicii quinquies ad decies augeri comparatam cum composito carbonis/carbonis, et vitam utilem cylindri insulationis et securitatem ambitus campi thermalis magnopere meliores fieri.
2. Conclusio et prospectus
Tegumentum carburi siliciiMagis magisque late in materiis carbonis/carbonis campi thermalis adhibetur propter excellentem resistentiam oxidationis ad altas temperaturas. Crescente magnitudine materiarum carbonis/carbonis campi thermalis in productione silicii monocrystallini adhibitarum, quomodo uniformitatem tegumenti silicii carburi in superficie materiarum campi thermalis augere et vitam utilem materiarum carbonis/carbonis campi thermalis augere problema urgente solvendum factum est.
Ex altera parte, cum evolutione industriae silicii monocrystallini, etiam augetur postulatio materiarum carbonii/carbonii ad campum thermalem altae puritatis, et nanofibrae SiC etiam in fibris carbonii internis per reactionem crescunt. Rationes ablationis massae et ablationis linearis compositorum C/C-ZRC et C/C-sic ZrC per experimenta praeparatorum sunt -0.32 mg/s et 2.57 μm/s respective. Rationes ablationis massae et linearis compositorum C/C-sic -ZrC sunt -0.24 mg/s et 1.66 μm/s respective. Composita C/C-ZRC cum nanofibris SiC proprietates ablativas meliores habent. Postea, effectus diversarum fontium carbonii in incrementum nanofibrarum SiC et mechanismus nanofibrarum SiC proprietates ablativas compositorum C/C-ZRC roborantium investigabuntur.
Crustulum compositum carbonis/carbonis per processum permeationis vaporis chemici et reactionem in situ paratum est. Obductio composita ex obductione carburi silicii (100~300μm), obductione silicii (10~20μm), et obductione silicii nitridi (50~100μm) constabat, quae corrosionem vaporis silicii in superficie interna crucis compositi carbonis/carbonis efficaciter inhibere poterant. In processu productionis, iactura crucis compositi carbonis/carbonis obducti est 0.04 mm per furnum, et vita utilis 180 tempora furni attingere potest.
Tempus publicationis: XXII Februarii, MMXXIV