1 Нүүрстөрөгч/нүүрстөрөгчийн дулааны талбайн материалд цахиурын карбидын бүрэх хэрэглээ, судалгааны явц
1.1 Тигель бэлтгэхэд хэрэглэх болон судалгааны явц
Нэг болор дулааны талбайд,нүүрстөрөгч/нүүрстөрөгчийн тигельголчлон цахиурын материалыг зөөвөрлөх сав болгон ашигладаг бөгөөдкварцын тигель, Зураг 2-т үзүүлснээр. Нүүрстөрөгч/нүүрстөрөгчийн тигелийн ажлын температур ойролцоогоор 1450℃ бөгөөд энэ нь хатуу цахиур (цахиурын давхар исэл) болон цахиурын уурын давхар элэгдэлд өртөж, эцэст нь тигель нимгэрч эсвэл цагираган хагарал үүссэний үр дүнд тигель эвдэрч гэмтдэг.
Нийлмэл бүрээстэй нүүрстөрөгч/нүүрстөрөгчийн нийлмэл тигелийг химийн уур нэвчих процесс ба газар дээрх урвалаар бэлтгэсэн. Нийлмэл бүрээс нь цахиурын карбидын бүрээс (100~300μm), цахиурын бүрээс (10~20μm) болон цахиурын нитридын бүрээс (50~100μm)-аас бүрдсэн бөгөөд нүүрстөрөгч/нүүрстөрөгчийн нийлмэл тигелийн дотоод гадаргуу дээрх цахиурын уурын зэврэлтийг үр дүнтэй дарангуйлж чаддаг. Үйлдвэрлэлийн явцад нийлмэл бүрсэн нүүрстөрөгчийн нийлмэл тигелийн алдагдал нь нэг зууханд 0.04 мм, үйлчилгээний хугацаа нь 180 зууханд хүрч болно.
Судлаачид өндөр температурт агломерын зууханд цахиурын давхар исэл, цахиурын металлыг түүхий эд болгон ашиглаж, тодорхой температурын нөхцөлд нүүрстөрөгч/нүүрстөрөгчийн нийлмэл тигелийн гадаргуу дээр нэгэн төрлийн цахиурын карбидын бүрээсийг бий болгох химийн урвалын аргыг ашигласан. Үр дүн нь өндөр температурт боловсруулалт нь sic бүрхүүлийн цэвэр байдал, бат бөх чанарыг сайжруулаад зогсохгүй нүүрстөрөгч/нүүрстөрөгчийн нийлмэл материалын гадаргуугийн элэгдэлд тэсвэртэй байдлыг ихээхэн сайжруулж, монокристал цахиурын зууханд SiO уур болон дэгдэмхий хүчилтөрөгчийн атомын тигелийн гадаргууг зэврэлтээс хамгаалдаг болохыг харуулж байна. Тигелийн ашиглалтын хугацаа нь бүрээсгүй тигельтэй харьцуулахад 20% -иар нэмэгддэг.
1.2 Урсгал дамжуулах хоолойн хэрэглээ, судалгааны явц
Чиглүүлэгч цилиндр нь тигелийн дээгүүр байрладаг (Зураг 1-д үзүүлсэн шиг). Талстыг татах явцад талбайн дотор болон гадна талын температурын зөрүү их, ялангуяа доод гадаргуу нь хайлсан цахиурын материалд хамгийн ойр, температур нь хамгийн өндөр, цахиурын уураар зэврэлт нь хамгийн ноцтой байдаг.
Судлаачид энгийн процесс, сайн исэлдэлтийн эсэргүүцэлтэй чиглүүлэгч хоолойг исэлдэлтийн эсрэг бүрэх, бэлтгэх аргыг зохион бүтээжээ. Эхлээд чиглүүлэгч хоолойн матриц дээр цахиурын карбидын сахлын давхаргыг газар дээр нь ургуулж, дараа нь өтгөн цахиурын карбидын гаднах давхаргыг бэлтгэснээр матриц болон өтгөн цахиурын карбидын гадаргуугийн давхаргын хооронд SiCw шилжилтийн давхарга үүссэнийг Зураг 3-т үзүүлэв. Дулааны тэлэлтийн коэффициент нь силикон карбидын карбидын дулааны тэлэлтийн коэффициент юм. Энэ нь дулааны тэлэлтийн коэффициентийн тохиромжгүй байдлаас үүдэлтэй дулааны стрессийг үр дүнтэй бууруулж чадна.
Шинжилгээ нь SiCw-ийн агууламж нэмэгдэхийн хэрээр бүрхүүлийн ан цавын хэмжээ, тоо багасч байгааг харуулж байна. 1100 ℃ агаарт 10 цагийн исэлдэлтийн дараа бүрхүүлийн дээжийн жингийн алдагдал ердөө 0.87% ~ 8.87%, цахиурын карбидын бүрээсийн исэлдэлтийн эсэргүүцэл ба дулааны цохилтын эсэргүүцэл ихээхэн сайжирсан. Бэлтгэх бүх үйл явц нь химийн уурын хуримтлалаар тасралтгүй явагдаж, цахиурын карбидын бүрээсийг бэлтгэх ажлыг ихээхэн хялбарчилж, бүх хушууны иж бүрэн гүйцэтгэлийг бэхжүүлдэг.
Судлаачид нэг талст цахиурын графит чиглүүлэгч хоолойг матрицыг бэхжүүлэх, гадаргууг бүрэх аргыг санал болгов. Олж авсан цахиурын карбидын зутанг графит чиглүүлэгч хоолойн гадаргуу дээр сойзоор бүрэх эсвэл шүршигч бүрэх аргаар 30-50 мкм зузаантай жигд бүрж, дараа нь өндөр температурт зууханд хийж, урвалын температур 1850 ~ 2300 ℃, хадгалалт нь 2 ~ 6 цаг байв. SiC гадна давхаргыг 24 инч (60.96 см) дан болор өсөлттэй зууханд ашиглах боломжтой бөгөөд ашиглалтын температур нь 1500 ℃ бөгөөд 1500 цагийн дараа бал чулууны чиглүүлэгч цилиндрийн гадаргуу дээр хагарах, унах нунтаг байхгүй болохыг тогтоожээ.
1.3 Тусгаарлагч цилиндрийн хэрэглээ, судалгааны явц
Монокристалл цахиурын дулааны талбайн системийн гол бүрэлдэхүүн хэсгүүдийн нэг болох тусгаарлагч цилиндрийг голчлон дулааны алдагдлыг бууруулах, дулааны талбайн орчны температурын градиентийг хянахад ашигладаг. Нэг болор зуухны дотор талын хананы дулаалгын давхаргын тулгуур хэсэг болох цахиурын уурын зэврэлт нь бүтээгдэхүүний шаарыг унагаж, хагарахад хүргэдэг бөгөөд энэ нь эцэстээ бүтээгдэхүүний эвдрэлд хүргэдэг.
Судлаачид C/C-sic нийлмэл тусгаарлагч хоолойн цахиурын уурын зэврэлтээс хамгаалах чадварыг нэмэгдүүлэхийн тулд бэлтгэсэн C/C-sic нийлмэл дулаалгын хоолойн бүтээгдэхүүнийг химийн уурын урвалын зууханд хийж, C/C-sic нийлмэл тусгаарлагч хоолойн бүтээгдэхүүний гадаргуу дээр химийн ууршуулах процессоор өтгөн цахиур карбидын бүрээсийг бэлтгэсэн. Үр дүнгээс харахад уг процесс нь цахиурын уураар C/C-sic нийлмэлийн гол хэсэг дэх нүүрстөрөгчийн шилэн зэврэлтийг үр дүнтэй дарангуйлж, цахиурын уурын зэврэлтэнд тэсвэртэй байдал нь нүүрстөрөгч/нүүрстөрөгчийн нийлмэл материалтай харьцуулахад 5-10 дахин нэмэгдэж, тусгаарлагч цилиндрийн ашиглалтын хугацаа, дулааны талбайн орчны аюулгүй байдал ихээхэн сайжирсан.
2. Дүгнэлт ба хэтийн төлөв
Цахиурын карбидын бүрээсӨндөр температурт исэлдүүлэх маш сайн эсэргүүцэлтэй тул нүүрстөрөгч/нүүрстөрөгчийн дулааны талбайн материалд улам бүр өргөн хэрэглэгдэж байна. Нэг талст цахиурын үйлдвэрлэлд ашиглагдах нүүрстөрөгч/нүүрстөрөгчийн дулааны талбайн материалын хэмжээ нэмэгдэж байгаа тул дулааны талбайн материалын гадаргуу дээрх цахиурын карбидын бүрээсийн жигд байдлыг сайжруулах, нүүрстөрөгч/нүүрстөрөгчийн дулааны талбайн материалын ашиглалтын хугацааг хэрхэн сайжруулах нь шийдвэрлэх шаардлагатай тулгамдсан асуудал болоод байна.
Нөгөөтэйгүүр, нэг талст цахиурын үйлдвэрлэл хөгжихийн хэрээр өндөр цэвэршилттэй нүүрстөрөгч/нүүрстөрөгчийн дулааны талбайн материалын эрэлт нэмэгдэж, урвалын явцад дотоод нүүрстөрөгчийн утаснуудад SiC нано фибрүүд ургадаг. Туршилтаар бэлтгэсэн C/ C-ZRC ба C/ C-sic ZrC нийлмэл материалуудын масс аблаци ба шугаман абляцийн хурд нь -0.32 мг/с ба 2.57 мкм/с байна. C/ C-sic -ZrC нийлмэл материалын масс болон шугамын абляцийн хурд нь -0.24мг/с ба 1.66 мкм/с байна. SiC нано фибр бүхий C/C-ZRC нийлмэл материалууд нь илүү сайн аблактив шинж чанартай байдаг. Дараа нь янз бүрийн нүүрстөрөгчийн эх үүсвэрийн SiC нано фибрийн өсөлтөд үзүүлэх нөлөө, C/C-ZRC нийлмэл материалын абляцийн шинж чанарыг бэхжүүлэх SiC нано фибрүүдийн механизмыг судлах болно.
Нийлмэл бүрээстэй нүүрстөрөгч/нүүрстөрөгчийн нийлмэл тигелийг химийн уур нэвчих процесс ба газар дээрх урвалаар бэлтгэсэн. Нийлмэл бүрээс нь цахиурын карбидын бүрээс (100~300μm), цахиурын бүрээс (10~20μm) болон цахиурын нитридын бүрээс (50~100μm)-аас бүрдсэн бөгөөд нүүрстөрөгч/нүүрстөрөгчийн нийлмэл тигелийн дотоод гадаргуу дээрх цахиурын уурын зэврэлтийг үр дүнтэй дарангуйлж чаддаг. Үйлдвэрлэлийн явцад нийлмэл бүрсэн нүүрстөрөгчийн нийлмэл тигелийн алдагдал нь нэг зууханд 0.04 мм, үйлчилгээний хугацаа нь 180 зууханд хүрч болно.
Шуудангийн цаг: 2024 оны 2-р сарын 22-ны хооронд