1 Uwendung a Fuerschungsfortschrëtt vun der Siliziumkarbidbeschichtung a Kuelestoff/Kuelestoff-Thermofeldmaterialien
1.1 Uwendung a Fuerschungsfortschrëtt an der Virbereedung vu Schmelztëgel
Am thermesche Feld vum Eenzelkristall,Kuelestoff/Kuelestoff-Tigelgëtt haaptsächlech als Transportbehälter fir Siliziummaterial benotzt a steet a Kontakt matQuarz-Tigel, wéi an der Figur 2 gewisen. D'Aarbechtstemperatur vum Kuelestoff/Kuelestoff-Titel ass ongeféier 1450 ℃, wat der duebeler Erosioun vu festem Silizium (Siliziumdioxid) a Siliziumdamp ausgesat ass, an schliisslech gëtt den Titel dënn oder huet e Rankrëss, wat zu engem Ausfall vum Titel féiert.
E Kuelestoff/Kuelestoff-Komposit-Dichel mat Kompositbeschichtung gouf duerch e chemesche Dampfpermeatiounsprozess an eng In-situ-Reaktioun hiergestallt. D'Kompositbeschichtung bestoung aus enger Siliziumcarbidbeschichtung (100~300μm), enger Siliziumbeschichtung (10~20μm) an enger Siliziumnitridbeschichtung (50~100μm), déi d'Korrosioun vu Siliziumdamp op der bannenzeger Uewerfläch vum Kuelestoff/Kuelestoff-Komposit-Dichel effektiv hemme konnten. Am Produktiounsprozess ass de Verloscht vum mat Komposit beschichtete Kuelestoff/Kuelestoff-Komposit-Dichel 0,04 mm pro Uewen, an d'Liewensdauer kann 180 Uewenzäiten erreechen.
D'Fuerscher hunn eng chemesch Reaktiounsmethod benotzt fir eng eenheetlech Siliziumcarbidbeschichtung op der Uewerfläch vum Kuelestoff/Kuelestoff-Komposit-Tichel ënner bestëmmten Temperaturbedingungen an dem Schutz vum Trägergas ze generéieren, andeems se Siliziumdioxid a Siliziummetall als Rohmaterialien an engem Héichtemperatur-Sinteruewen benotzt hunn. D'Resultater weisen, datt d'Héichtemperaturbehandlung net nëmmen d'Reinheet an d'Festigkeit vun der SIC-Beschichtung verbessert, mä och d'Verschleissbeständegkeet vun der Uewerfläch vum Kuelestoff/Kuelestoff-Komposit däitlech verbessert, an d'Korrosioun vun der Uewerfläch vum Tichel duerch SiO2-Damp a flüchteg Sauerstoffatome am Monokristall-Siliziumuewen verhënnert. D'Liewensdauer vum Tichel gëtt ëm 20% am Verglach mat där vum Tichel ouni SIC-Beschichtung erhéicht.
1.2 Uwendung a Fuerschungsfortschrëtt am Flossleitrouer
De Führungszylinder ass iwwer dem Tiegel placéiert (wéi an der Figur 1 gewisen). Beim Prozess vum Kristallzéien ass den Temperaturënnerscheed tëscht dem bannenzegen an ausserhalb vum Feld grouss, besonnesch d'Ënnerfläch ass am nootste beim geschmollte Siliziummaterial, d'Temperatur ass am héchsten, an d'Korrosioun duerch Siliziumdamp ass am eeschtsten.
D'Fuerscher hunn e einfache Prozess an eng gutt Oxidatiounsbeständegkeet vun der Antioxidatiounsbeschichtung an der Virbereedungsmethod fir d'Féierungsrouer erfonnt. Als éischt gouf eng Schicht aus Siliziumcarbid-Whisker in situ op der Matrix vum Féierungsrouer ugebaut, an duerno gouf eng dicht Siliziumcarbid-Baussenschicht virbereet, sou datt eng SiCw-Iwwergangsschicht tëscht der Matrix an der dichter Siliziumcarbid-Uewerflächenschicht geformt gouf, wéi an der Figur 3 gewisen. Den thermesche Expansiounskoeffizient war tëscht der Matrix a Siliziumcarbid. Dëst kann effektiv d'thermesch Belaaschtung reduzéieren, déi duerch d'Differenz vum thermesche Expansiounskoeffizient verursaacht gëtt.
D'Analyse weist, datt mat der Erhéijung vum SiCw-Gehalt d'Gréisst an d'Zuel vun de Rëss an der Beschichtung erofgoen. No 10 Stonnen Oxidatioun an 1100 ℃ Loft ass de Gewiichtsverloscht vun der Beschichtungsprouf nëmmen 0,87%~8,87%, an d'Oxidatiounsbeständegkeet an d'Wärmeschockbeständegkeet vun der Siliziumcarbidbeschichtung gi staark verbessert. De ganze Virbereedungsprozess gëtt kontinuéierlech duerch chemesch Gasoflagerung ofgeschloss, d'Virbereedung vun der Siliziumcarbidbeschichtung gëtt staark vereinfacht, an d'Gesamtleistung vun der ganzer Düs gëtt verbessert.
D'Fuerscher hunn eng Method fir d'Matrixverstäerkung an d'Uewerflächenbeschichtung vu Graphit-Féierungsrouer fir Czohr Monokristall-Silizium virgeschloen. Déi kritt Siliziumcarbid-Schlämm gouf gläichméisseg op der Uewerfläch vum Graphit-Féierungsrouer mat enger Beschichtungsdicke vun 30~50 μm duerch Pinselbeschichtung oder Sprëtzbeschichtungsmethod beschichtet, an duerno an en Héichtemperaturuewen fir In-situ-Reaktioun placéiert, d'Reaktiounstemperatur war 1850~2300 ℃, an d'Hëtzekonservéierung war 2~6 Stonnen. Déi baussenzeg SiC-Schicht kann an engem 24 Zoll (60,96 cm) Eenkristall-Wuesstumsuewen benotzt ginn, an d'Benotzungstemperatur ass 1500 ℃, an et huet sech erausgestallt, datt et no 1500 Stonnen kee Rëss a falend Pulver op der Uewerfläch vum Graphit-Féierungszylinder gëtt.
1.3 Uwendung a Fuerschungsfortschrëtt am Isolatiounszylinder
Als ee vun de Schlësselkomponente vum monokristalline Silizium-Thermofeldsystem gëtt den Isolatiounszylinder haaptsächlech benotzt fir Wärmeverloscht ze reduzéieren an den Temperaturgradient vun der Thermofeldëmfeld ze kontrolléieren. Als ënnerstëtzende Bestanddeel vun der bannenzeger Wandisolatiounsschicht vun engem Eenkristalluewen féiert Siliziumdampkorrosioun zu Schlackenoffäll a Rëssbildung vum Produkt, wat schlussendlech zu Produktversoen féiert.
Fir d'Siliziumdampkorrosiounsbeständegkeet vum C/C-sic-Komposit-Isolatiounsrouer weider ze verbesseren, hunn d'Fuerscher déi virbereet C/C-sic-Komposit-Isolatiounsrouerprodukter an den chemeschen Dampfreaktiounsuewen geluecht an eng dicht Siliziumcarbidbeschichtung op der Uewerfläch vun de C/C-sic-Komposit-Isolatiounsrouerprodukter duerch e chemeschen Dampfabsetzungsprozess virbereet. D'Resultater weisen, datt de Prozess d'Korrosioun vu Kuelefaser um Kär vum C/C-sic-Komposit duerch Siliziumdamp effektiv hemme kann, an d'Korrosiounsbeständegkeet vu Siliziumdamp ëm den 5 bis 10 Mol am Verglach mam Kuelestoff/Kuelestoff-Komposit erhéicht gëtt, an d'Liewensdauer vum Isolatiounszylinder an d'Sécherheet vun der thermescher Feldëmfeld däitlech verbessert ginn.
2. Schlussfolgerung a Perspektiv
Siliziumkarbidbeschichtunggëtt ëmmer méi wäit verbreet a Kuelestoff/Kuelestoff-Thermofeldmaterialien benotzt wéinst senger exzellenter Oxidatiounsbeständegkeet bei héijen Temperaturen. Mat der zouhuelender Gréisst vun de Kuelestoff/Kuelestoff-Thermofeldmaterialien, déi an der Produktioun vu monokristallinem Silizium benotzt ginn, ass et zu engem dréngende Problem ginn, wéi d'Uniformitéit vun der Siliziumcarbidbeschichtung op der Uewerfläch vun Thermofeldmaterialien verbessert an d'Liewensdauer vun de Kuelestoff/Kuelestoff-Thermofeldmaterialien erhéicht ka ginn.
Op der anerer Säit klëmmt mat der Entwécklung vun der monokristalliner Siliziumindustrie och d'Nofro fir héichreine Kuelestoff/Kuelestoff-Thermofeldmaterialien, an och SiC-Nanofaser ginn op den internen Kuelestofffasere wärend der Reaktioun ugebaut. D'Massenablatiounsraten an d'linear Ablatiounsraten vun de C/C-ZRC- a C/C-sic ZrC-Kompositen, déi duerch Experimenter hiergestallt goufen, sinn -0,32 mg/s respektiv 2,57 μm/s. D'Massen- an d'Linnenablatiounsraten vun de C/C-sic-ZrC-Kompositen sinn -0,24 mg/s respektiv 1,66 μm/s. D'C/C-ZRC-Kompositen mat SiC-Nanofasern hunn besser ablativ Eegeschaften. Méi spéit ginn d'Auswierkunge vu verschiddene Kuelestoffquellen op d'Wuesstum vu SiC-Nanofasern an de Mechanismus vun de SiC-Nanofasern, déi d'ablativ Eegeschafte vu C/C-ZRC-Kompositen verstäerken, ënnersicht.
E Kuelestoff/Kuelestoff-Komposit-Dichel mat Kompositbeschichtung gouf duerch e chemesche Dampfpermeatiounsprozess an eng In-situ-Reaktioun hiergestallt. D'Kompositbeschichtung bestoung aus enger Siliziumcarbidbeschichtung (100~300μm), enger Siliziumbeschichtung (10~20μm) an enger Siliziumnitridbeschichtung (50~100μm), déi d'Korrosioun vu Siliziumdamp op der bannenzeger Uewerfläch vum Kuelestoff/Kuelestoff-Komposit-Dichel effektiv hemme konnten. Am Produktiounsprozess ass de Verloscht vum mat Komposit beschichtete Kuelestoff/Kuelestoff-Komposit-Dichel 0,04 mm pro Uewen, an d'Liewensdauer kann 180 Uewenzäiten erreechen.
Zäitpunkt vun der Verëffentlechung: 22. Februar 2024