1 കാർബൺ/കാർബൺ താപ മണ്ഡല വസ്തുക്കളിൽ സിലിക്കൺ കാർബൈഡ് കോട്ടിംഗിന്റെ പ്രയോഗവും ഗവേഷണ പുരോഗതിയും.
1.1 ക്രൂസിബിൾ തയ്യാറാക്കലിലെ പ്രയോഗവും ഗവേഷണ പുരോഗതിയും
ഏക ക്രിസ്റ്റൽ തെർമൽ ഫീൽഡിൽ,കാർബൺ/കാർബൺ ക്രൂസിബിൾപ്രധാനമായും സിലിക്കൺ വസ്തുക്കൾ വഹിക്കുന്ന ഒരു പാത്രമായിട്ടാണ് ഉപയോഗിക്കുന്നത്, കൂടാതെക്വാർട്സ് ക്രൂസിബിൾചിത്രം 2-ൽ കാണിച്ചിരിക്കുന്നതുപോലെ. കാർബൺ/കാർബൺ ക്രൂസിബിളിന്റെ പ്രവർത്തന താപനില ഏകദേശം 1450℃ ആണ്, ഇത് ഖര സിലിക്കണിന്റെയും (സിലിക്കൺ ഡൈ ഓക്സൈഡ്) സിലിക്കൺ നീരാവിയുടെയും ഇരട്ട മണ്ണൊലിപ്പിന് വിധേയമാകുന്നു, ഒടുവിൽ ക്രൂസിബിൾ നേർത്തതായിത്തീരുന്നു അല്ലെങ്കിൽ ഒരു റിംഗ് ക്രാക്ക് ഉണ്ടാകുന്നു, ഇത് ക്രൂസിബിളിന്റെ പരാജയത്തിലേക്ക് നയിക്കുന്നു.
കെമിക്കൽ വേപ്പർ പെർമിയേഷൻ പ്രക്രിയയും ഇൻ-സിറ്റു റിയാക്ഷനും ഉപയോഗിച്ച് ഒരു കോമ്പോസിറ്റ് കോട്ടിംഗ് കാർബൺ/കാർബൺ കോമ്പോസിറ്റ് ക്രൂസിബിൾ തയ്യാറാക്കി. സിലിക്കൺ കാർബൈഡ് കോട്ടിംഗ് (100~300μm), സിലിക്കൺ കോട്ടിംഗ് (10~20μm), സിലിക്കൺ നൈട്രൈഡ് കോട്ടിംഗ് (50~100μm) എന്നിവ ചേർന്നതാണ് കോമ്പോസിറ്റ് കോട്ടിംഗ്, ഇത് കാർബൺ/കാർബൺ കോമ്പോസിറ്റ് ക്രൂസിബിളിന്റെ ആന്തരിക ഉപരിതലത്തിൽ സിലിക്കൺ നീരാവിയുടെ നാശത്തെ ഫലപ്രദമായി തടയും. ഉൽപാദന പ്രക്രിയയിൽ, കോമ്പോസിറ്റ് കോട്ടിംഗ് ചെയ്ത കാർബൺ/കാർബൺ കോമ്പോസിറ്റ് ക്രൂസിബിളിന്റെ നഷ്ടം ഒരു ഫർണസിന് 0.04 മില്ലിമീറ്ററാണ്, കൂടാതെ സേവന ആയുസ്സ് 180 ഫർണസ് സമയങ്ങളിൽ എത്താം.
ഉയർന്ന താപനിലയുള്ള സിന്ററിംഗ് ചൂളയിൽ അസംസ്കൃത വസ്തുക്കളായി സിലിക്കൺ ഡൈ ഓക്സൈഡും സിലിക്കൺ ലോഹവും ഉപയോഗിച്ച്, ചില താപനില സാഹചര്യങ്ങളിൽ കാർബൺ/കാർബൺ കോമ്പോസിറ്റ് ക്രൂസിബിളിന്റെ ഉപരിതലത്തിൽ ഒരു ഏകീകൃത സിലിക്കൺ കാർബൈഡ് കോട്ടിംഗ് സൃഷ്ടിക്കുന്നതിനും കാരിയർ വാതകത്തിന്റെ സംരക്ഷണത്തിനും ഗവേഷകർ ഒരു രാസപ്രവർത്തന രീതി ഉപയോഗിച്ചു. ഉയർന്ന താപനില ചികിത്സ സിക് കോട്ടിംഗിന്റെ പരിശുദ്ധിയും ശക്തിയും മെച്ചപ്പെടുത്തുക മാത്രമല്ല, കാർബൺ/കാർബൺ കോമ്പോസിറ്റിന്റെ ഉപരിതലത്തിന്റെ വസ്ത്രധാരണ പ്രതിരോധം വളരെയധികം മെച്ചപ്പെടുത്തുകയും മോണോക്രിസ്റ്റൽ സിലിക്കൺ ഫർണസിലെ SiO നീരാവി, അസ്ഥിരമായ ഓക്സിജൻ ആറ്റങ്ങൾ എന്നിവയാൽ ക്രൂസിബിളിന്റെ ഉപരിതലത്തിന്റെ നാശത്തെ തടയുകയും ചെയ്യുന്നുവെന്ന് ഫലങ്ങൾ കാണിക്കുന്നു. സിക് കോട്ടിംഗ് ഇല്ലാത്ത ക്രൂസിബിളിന്റെ സേവനജീവിതവുമായി താരതമ്യപ്പെടുത്തുമ്പോൾ ക്രൂസിബിളിന്റെ സേവനജീവിതം 20% വർദ്ധിക്കുന്നു.
1.2 ഫ്ലോ ഗൈഡ് ട്യൂബിലെ പ്രയോഗവും ഗവേഷണ പുരോഗതിയും
ഗൈഡ് സിലിണ്ടർ ക്രൂസിബിളിന് മുകളിലാണ് സ്ഥിതി ചെയ്യുന്നത് (ചിത്രം 1 ൽ കാണിച്ചിരിക്കുന്നത് പോലെ). ക്രിസ്റ്റൽ വലിക്കുന്ന പ്രക്രിയയിൽ, ഫീൽഡിനകത്തും പുറത്തും താപനില വ്യത്യാസം വലുതാണ്, പ്രത്യേകിച്ച് അടിഭാഗം ഉരുകിയ സിലിക്കൺ മെറ്റീരിയലിനോട് ഏറ്റവും അടുത്താണ്, താപനില ഏറ്റവും ഉയർന്നതാണ്, സിലിക്കൺ നീരാവി മൂലമുള്ള നാശം ഏറ്റവും ഗുരുതരമാണ്.
ഗൈഡ് ട്യൂബ് ആന്റി-ഓക്സിഡേഷൻ കോട്ടിംഗിന്റെയും തയ്യാറാക്കൽ രീതിയുടെയും ലളിതമായ ഒരു പ്രക്രിയയും നല്ല ഓക്സിഡേഷൻ പ്രതിരോധവും ഗവേഷകർ കണ്ടുപിടിച്ചു. ആദ്യം, ഗൈഡ് ട്യൂബിന്റെ മാട്രിക്സിൽ സിലിക്കൺ കാർബൈഡ് വിസ്കറിന്റെ ഒരു പാളി ഇൻ-സൈറ്റുവിൽ വളർത്തി, തുടർന്ന് ഒരു സാന്ദ്രമായ സിലിക്കൺ കാർബൈഡ് പുറം പാളി തയ്യാറാക്കി, അങ്ങനെ ചിത്രം 3-ൽ കാണിച്ചിരിക്കുന്നതുപോലെ മാട്രിക്സിനും സാന്ദ്രമായ സിലിക്കൺ കാർബൈഡ് ഉപരിതല പാളിക്കും ഇടയിൽ ഒരു SiCw സംക്രമണ പാളി രൂപപ്പെട്ടു. താപ വികാസത്തിന്റെ ഗുണകം മാട്രിക്സിനും സിലിക്കൺ കാർബൈഡിനും ഇടയിലായിരുന്നു. താപ വികാസ ഗുണകത്തിന്റെ പൊരുത്തക്കേട് മൂലമുണ്ടാകുന്ന താപ സമ്മർദ്ദം ഫലപ്രദമായി കുറയ്ക്കാൻ ഇതിന് കഴിയും.
SiCw ഉള്ളടക്കം വർദ്ധിക്കുന്നതിനനുസരിച്ച്, കോട്ടിംഗിലെ വിള്ളലുകളുടെ വലുപ്പവും എണ്ണവും കുറയുന്നുവെന്ന് വിശകലനം കാണിക്കുന്നു. 1100 ℃ വായുവിൽ 10 മണിക്കൂർ ഓക്സീകരണത്തിനുശേഷം, കോട്ടിംഗ് സാമ്പിളിന്റെ ഭാരം കുറയ്ക്കൽ നിരക്ക് 0.87%~8.87% മാത്രമാണ്, കൂടാതെ സിലിക്കൺ കാർബൈഡ് കോട്ടിംഗിന്റെ ഓക്സിഡേഷൻ പ്രതിരോധവും താപ ഷോക്ക് പ്രതിരോധവും വളരെയധികം മെച്ചപ്പെടുത്തുന്നു. മുഴുവൻ തയ്യാറെടുപ്പ് പ്രക്രിയയും രാസ നീരാവി നിക്ഷേപം വഴി തുടർച്ചയായി പൂർത്തിയാക്കുന്നു, സിലിക്കൺ കാർബൈഡ് കോട്ടിംഗിന്റെ തയ്യാറെടുപ്പ് വളരെ ലളിതമാക്കുന്നു, കൂടാതെ മുഴുവൻ നോസിലിന്റെയും സമഗ്രമായ പ്രകടനം ശക്തിപ്പെടുത്തുന്നു.
czohr മോണോക്രിസ്റ്റൽ സിലിക്കണിനായി ഗ്രാഫൈറ്റ് ഗൈഡ് ട്യൂബിന്റെ മാട്രിക്സ് ശക്തിപ്പെടുത്തലും ഉപരിതല കോട്ടിംഗും ഗവേഷകർ നിർദ്ദേശിച്ചു. ലഭിച്ച സിലിക്കൺ കാർബൈഡ് സ്ലറി ഗ്രാഫൈറ്റ് ഗൈഡ് ട്യൂബിന്റെ ഉപരിതലത്തിൽ ബ്രഷ് കോട്ടിംഗ് അല്ലെങ്കിൽ സ്പ്രേ കോട്ടിംഗ് രീതി ഉപയോഗിച്ച് 30~50 μm കോട്ടിംഗ് കട്ടിയുള്ള ഒരു കോട്ടിംഗ് ഉപയോഗിച്ച് ഏകതാനമായി പൂശുകയും, തുടർന്ന് ഇൻ-സിറ്റു റിയാക്ഷനായി ഉയർന്ന താപനിലയുള്ള ഒരു ഫർണസിൽ സ്ഥാപിക്കുകയും ചെയ്തു, പ്രതിപ്രവർത്തന താപനില 1850~2300 ℃ ആയിരുന്നു, താപ സംരക്ഷണം 2~6h ആയിരുന്നു. SiC പുറം പാളി 24 ഇഞ്ച് (60.96 സെ.മീ) സിംഗിൾ ക്രിസ്റ്റൽ ഗ്രോത്ത് ഫർണസിൽ ഉപയോഗിക്കാം, കൂടാതെ ഉപയോഗ താപനില 1500 ℃ ആണ്, കൂടാതെ 1500 മണിക്കൂറിന് ശേഷം ഗ്രാഫൈറ്റ് ഗൈഡ് സിലിണ്ടറിന്റെ ഉപരിതലത്തിൽ പൊട്ടലും വീഴുന്ന പൊടിയും ഇല്ലെന്ന് കണ്ടെത്തി.
1.3 ഇൻസുലേഷൻ സിലിണ്ടറിലെ പ്രയോഗവും ഗവേഷണ പുരോഗതിയും
മോണോക്രിസ്റ്റലിൻ സിലിക്കൺ തെർമൽ ഫീൽഡ് സിസ്റ്റത്തിന്റെ പ്രധാന ഘടകങ്ങളിലൊന്നായ ഇൻസുലേഷൻ സിലിണ്ടർ പ്രധാനമായും താപനഷ്ടം കുറയ്ക്കുന്നതിനും താപ ഫീൽഡ് പരിസ്ഥിതിയുടെ താപനില ഗ്രേഡിയന്റ് നിയന്ത്രിക്കുന്നതിനുമാണ് ഉപയോഗിക്കുന്നത്. സിംഗിൾ ക്രിസ്റ്റൽ ഫർണസിന്റെ അകത്തെ മതിൽ ഇൻസുലേഷൻ പാളിയുടെ ഒരു പിന്തുണയ്ക്കുന്ന ഭാഗമായി, സിലിക്കൺ നീരാവി നാശം ഉൽപ്പന്നത്തിന്റെ സ്ലാഗ് വീഴുന്നതിനും വിള്ളലുകൾക്കും കാരണമാകുന്നു, ഇത് ഒടുവിൽ ഉൽപ്പന്ന പരാജയത്തിലേക്ക് നയിക്കുന്നു.
സി/ സി-സിക് കോമ്പോസിറ്റ് ഇൻസുലേഷൻ ട്യൂബിന്റെ സിലിക്കൺ നീരാവി നാശന പ്രതിരോധം കൂടുതൽ വർദ്ധിപ്പിക്കുന്നതിനായി, ഗവേഷകർ തയ്യാറാക്കിയ സി/ സി-സിക് കോമ്പോസിറ്റ് ഇൻസുലേഷൻ ട്യൂബ് ഉൽപ്പന്നങ്ങൾ കെമിക്കൽ വേപ്പർ റിയാക്ഷൻ ഫർണസിൽ ഇടുകയും, കെമിക്കൽ വേപ്പർ ഡിപ്പോസിഷൻ പ്രക്രിയയിലൂടെ സി/ സി-സിക് കോമ്പോസിറ്റ് ഇൻസുലേഷൻ ട്യൂബ് ഉൽപ്പന്നങ്ങളുടെ ഉപരിതലത്തിൽ സാന്ദ്രമായ സിലിക്കൺ കാർബൈഡ് കോട്ടിംഗ് തയ്യാറാക്കുകയും ചെയ്തു. ഫലങ്ങൾ കാണിക്കുന്നത്, സി/ സി-സിക് കോമ്പോസിറ്റിന്റെ കാമ്പിലുള്ള കാർബൺ ഫൈബറിന്റെ നാശത്തെ സിലിക്കൺ നീരാവി ഉപയോഗിച്ച് ഫലപ്രദമായി തടയാൻ ഈ പ്രക്രിയയ്ക്ക് കഴിയും, കൂടാതെ കാർബൺ/കാർബൺ കോമ്പോസിറ്റുമായി താരതമ്യപ്പെടുത്തുമ്പോൾ സിലിക്കൺ നീരാവിയിലെ നാശന പ്രതിരോധം 5 മുതൽ 10 മടങ്ങ് വരെ വർദ്ധിക്കുന്നു, കൂടാതെ ഇൻസുലേഷൻ സിലിണ്ടറിന്റെ സേവന ജീവിതവും താപ ഫീൽഡ് പരിസ്ഥിതിയുടെ സുരക്ഷയും വളരെയധികം മെച്ചപ്പെടുത്തുന്നു.
2. നിഗമനവും പ്രതീക്ഷയും
സിലിക്കൺ കാർബൈഡ് കോട്ടിംഗ്ഉയർന്ന താപനിലയിൽ മികച്ച ഓക്സിഡേഷൻ പ്രതിരോധം ഉള്ളതിനാൽ കാർബൺ/കാർബൺ തെർമൽ ഫീൽഡ് മെറ്റീരിയലുകളിൽ ഇത് കൂടുതൽ കൂടുതൽ വ്യാപകമായി ഉപയോഗിക്കപ്പെടുന്നു. മോണോക്രിസ്റ്റലിൻ സിലിക്കൺ ഉൽപാദനത്തിൽ ഉപയോഗിക്കുന്ന കാർബൺ/കാർബൺ തെർമൽ ഫീൽഡ് മെറ്റീരിയലുകളുടെ വലുപ്പം വർദ്ധിക്കുന്നതിനനുസരിച്ച്, തെർമൽ ഫീൽഡ് മെറ്റീരിയലുകളുടെ ഉപരിതലത്തിൽ സിലിക്കൺ കാർബൈഡ് കോട്ടിംഗിന്റെ ഏകീകൃതത എങ്ങനെ മെച്ചപ്പെടുത്താം, കാർബൺ/കാർബൺ തെർമൽ ഫീൽഡ് മെറ്റീരിയലുകളുടെ സേവന ആയുസ്സ് എങ്ങനെ മെച്ചപ്പെടുത്താം എന്നത് പരിഹരിക്കേണ്ട ഒരു അടിയന്തിര പ്രശ്നമായി മാറിയിരിക്കുന്നു.
മറുവശത്ത്, മോണോക്രിസ്റ്റലിൻ സിലിക്കൺ വ്യവസായത്തിന്റെ വികാസത്തോടെ, ഉയർന്ന പരിശുദ്ധിയുള്ള കാർബൺ/കാർബൺ തെർമൽ ഫീൽഡ് മെറ്റീരിയലുകൾക്കുള്ള ആവശ്യകതയും വർദ്ധിച്ചുകൊണ്ടിരിക്കുകയാണ്, കൂടാതെ പ്രതിപ്രവർത്തന സമയത്ത് ആന്തരിക കാർബൺ നാരുകളിലും SiC നാനോഫൈബറുകൾ വളർത്തുന്നു. പരീക്ഷണങ്ങളിലൂടെ തയ്യാറാക്കിയ C/ C-ZRC, C/ C-sic ZrC കമ്പോസിറ്റുകളുടെ മാസ് അബ്ലേഷൻ, ലീനിയർ അബ്ലേഷൻ നിരക്കുകൾ യഥാക്രമം -0.32 mg/s ഉം 2.57 μm/s ഉം ആണ്. C/ C-sic -ZrC കമ്പോസിറ്റുകളുടെ മാസ്, ലൈൻ അബ്ലേഷൻ നിരക്കുകൾ യഥാക്രമം -0.24mg/s ഉം 1.66 μm/s ഉം ആണ്. SiC നാനോഫൈബറുകളുള്ള C/ C-ZRC കമ്പോസിറ്റുകൾക്ക് മികച്ച അബ്ലേറ്റീവ് ഗുണങ്ങളുണ്ട്. പിന്നീട്, SiC നാനോഫൈബറുകളുടെ വളർച്ചയിൽ വ്യത്യസ്ത കാർബൺ സ്രോതസ്സുകളുടെ സ്വാധീനവും C/ C-ZRC കമ്പോസിറ്റുകളുടെ അബ്ലേറ്റീവ് ഗുണങ്ങളെ ശക്തിപ്പെടുത്തുന്ന SiC നാനോഫൈബറുകളുടെ സംവിധാനവും പഠിക്കും.
കെമിക്കൽ വേപ്പർ പെർമിയേഷൻ പ്രക്രിയയും ഇൻ-സിറ്റു റിയാക്ഷനും ഉപയോഗിച്ച് ഒരു കോമ്പോസിറ്റ് കോട്ടിംഗ് കാർബൺ/കാർബൺ കോമ്പോസിറ്റ് ക്രൂസിബിൾ തയ്യാറാക്കി. സിലിക്കൺ കാർബൈഡ് കോട്ടിംഗ് (100~300μm), സിലിക്കൺ കോട്ടിംഗ് (10~20μm), സിലിക്കൺ നൈട്രൈഡ് കോട്ടിംഗ് (50~100μm) എന്നിവ ചേർന്നതാണ് കോമ്പോസിറ്റ് കോട്ടിംഗ്, ഇത് കാർബൺ/കാർബൺ കോമ്പോസിറ്റ് ക്രൂസിബിളിന്റെ ആന്തരിക ഉപരിതലത്തിൽ സിലിക്കൺ നീരാവിയുടെ നാശത്തെ ഫലപ്രദമായി തടയും. ഉൽപാദന പ്രക്രിയയിൽ, കോമ്പോസിറ്റ് കോട്ടിംഗ് ചെയ്ത കാർബൺ/കാർബൺ കോമ്പോസിറ്റ് ക്രൂസിബിളിന്റെ നഷ്ടം ഒരു ഫർണസിന് 0.04 മില്ലിമീറ്ററാണ്, കൂടാതെ സേവന ആയുസ്സ് 180 ഫർണസ് സമയങ്ങളിൽ എത്താം.
പോസ്റ്റ് സമയം: ഫെബ്രുവരി-22-2024