१ कार्बन/कार्बन थर्मल फिल्ड सामग्रीहरूमा सिलिकन कार्बाइड कोटिंगको प्रयोग र अनुसन्धान प्रगति
१.१ क्रुसिबल तयारीमा प्रयोग र अनुसन्धान प्रगति
एकल क्रिस्टल थर्मल क्षेत्रमा,कार्बन/कार्बन क्रुसिबलमुख्यतया सिलिकन सामग्री बोक्ने भाँडोको रूपमा प्रयोग गरिन्छ र यसको सम्पर्कमा हुन्छक्वार्ट्ज क्रुसिबल, चित्र २ मा देखाइए अनुसार। कार्बन/कार्बन क्रुसिबलको काम गर्ने तापक्रम लगभग १४५० डिग्री सेल्सियस हुन्छ, जुन ठोस सिलिकन (सिलिकन डाइअक्साइड) र सिलिकन वाष्पको दोहोरो क्षरणको अधीनमा हुन्छ, र अन्तमा क्रुसिबल पातलो हुन्छ वा रिंग क्र्याक हुन्छ, जसको परिणामस्वरूप क्रुसिबल विफल हुन्छ।
रासायनिक वाष्प पारगमन प्रक्रिया र इन-सिटु प्रतिक्रियाद्वारा एक कम्पोजिट कोटिंग कार्बन/कार्बन कम्पोजिट क्रुसिबल तयार गरिएको थियो। कम्पोजिट कोटिंग सिलिकन कार्बाइड कोटिंग (१००~३००μm), सिलिकन कोटिंग (१०~२०μm) र सिलिकन नाइट्राइड कोटिंग (५०~१००μm) मिलेर बनेको थियो, जसले कार्बन/कार्बन कम्पोजिट क्रुसिबलको भित्री सतहमा सिलिकन वाष्पको क्षरणलाई प्रभावकारी रूपमा रोक्न सक्छ। उत्पादन प्रक्रियामा, कम्पोजिट लेपित कार्बन/कार्बन कम्पोजिट क्रुसिबलको क्षति प्रति भट्टी ०.०४ मिमी हुन्छ, र सेवा जीवन १८० भट्टी पटक पुग्न सक्छ।
अनुसन्धानकर्ताहरूले निश्चित तापक्रम अवस्था र वाहक ग्यासको सुरक्षामा कार्बन/कार्बन कम्पोजिट क्रुसिबलको सतहमा एकसमान सिलिकन कार्बाइड कोटिंग उत्पन्न गर्न रासायनिक प्रतिक्रिया विधि प्रयोग गरे, उच्च-तापमान सिन्टरिङ भट्टीमा कच्चा पदार्थको रूपमा सिलिकन डाइअक्साइड र सिलिकन धातु प्रयोग गरे। परिणामहरूले देखाउँछन् कि उच्च तापक्रम उपचारले sic कोटिंगको शुद्धता र बललाई मात्र सुधार गर्दैन, तर कार्बन/कार्बन कम्पोजिटको सतहको पहिरन प्रतिरोधलाई पनि धेरै सुधार गर्दछ, र मोनोक्रिस्टल सिलिकन भट्टीमा SiO वाष्प र वाष्पशील अक्सिजन परमाणुहरू द्वारा क्रुसिबलको सतहको क्षरणलाई रोक्छ। sic कोटिंग बिना क्रुसिबलको तुलनामा क्रुसिबलको सेवा जीवन २०% ले बढेको छ।
१.२ प्रवाह गाइड ट्यूबमा प्रयोग र अनुसन्धान प्रगति
गाइड सिलिन्डर क्रुसिबलको माथि अवस्थित छ (चित्र १ मा देखाइए अनुसार)। क्रिस्टल तान्ने प्रक्रियामा, क्षेत्र भित्र र बाहिर तापक्रम भिन्नता ठूलो हुन्छ, विशेष गरी तल्लो सतह पग्लिएको सिलिकन सामग्रीको सबैभन्दा नजिक हुन्छ, तापक्रम सबैभन्दा बढी हुन्छ, र सिलिकन वाष्पबाट हुने क्षरण सबैभन्दा गम्भीर हुन्छ।
अनुसन्धानकर्ताहरूले गाइड ट्यूब एन्टी-अक्सिडेशन कोटिंग र तयारी विधिको सरल प्रक्रिया र राम्रो अक्सिडेशन प्रतिरोध आविष्कार गरे। पहिले, गाइड ट्यूबको म्याट्रिक्समा सिलिकन कार्बाइड व्हिस्करको तह इन-सिटु उब्जाइएको थियो, र त्यसपछि बाक्लो सिलिकन कार्बाइड बाहिरी तह तयार गरिएको थियो, जसले गर्दा चित्र ३ मा देखाइए अनुसार म्याट्रिक्स र बाक्लो सिलिकन कार्बाइड सतह तह बीच SiCw संक्रमण तह बनाइएको थियो। थर्मल विस्तारको गुणांक म्याट्रिक्स र सिलिकन कार्बाइड बीच थियो। यसले थर्मल विस्तार गुणांकको बेमेलको कारणले हुने थर्मल तनावलाई प्रभावकारी रूपमा कम गर्न सक्छ।
विश्लेषणले देखाउँछ कि SiCw सामग्री बढ्दै जाँदा, कोटिंगमा दरारहरूको आकार र संख्या घट्छ। ११०० ℃ हावामा १० घण्टा अक्सिडेशन पछि, कोटिंग नमूनाको तौल घटाउने दर केवल ०.८७% ~ ८.८७% हुन्छ, र सिलिकन कार्बाइड कोटिंगको अक्सिडेशन प्रतिरोध र थर्मल झटका प्रतिरोधमा धेरै सुधार हुन्छ। सम्पूर्ण तयारी प्रक्रिया रासायनिक वाष्प निक्षेपणद्वारा निरन्तर पूरा हुन्छ, सिलिकन कार्बाइड कोटिंगको तयारी धेरै सरलीकृत हुन्छ, र सम्पूर्ण नोजलको व्यापक प्रदर्शन बलियो हुन्छ।
अनुसन्धानकर्ताहरूले czohr मोनोक्रिस्टल सिलिकनको लागि ग्रेफाइट गाइड ट्यूबको म्याट्रिक्स बलियो बनाउने र सतह कोटिंग गर्ने विधि प्रस्ताव गरे। प्राप्त सिलिकन कार्बाइड स्लरीलाई ब्रश कोटिंग वा स्प्रे कोटिंग विधिद्वारा 30~50 μm को कोटिंग मोटाईको साथ ग्रेफाइट गाइड ट्यूबको सतहमा समान रूपमा लेपित गरिएको थियो, र त्यसपछि इन-सिटु प्रतिक्रियाको लागि उच्च तापक्रम भट्टीमा राखिएको थियो, प्रतिक्रिया तापमान 1850~2300 ℃ थियो, र ताप संरक्षण 2~6 घण्टा थियो। SiC बाहिरी तह 24 इन्च (60.96 सेमी) एकल क्रिस्टल वृद्धि भट्टीमा प्रयोग गर्न सकिन्छ, र प्रयोग तापमान 1500 ℃ छ, र यो पाइयो कि 1500 घण्टा पछि ग्रेफाइट गाइड सिलिन्डरको सतहमा कुनै क्र्याकिंग र झर्ने पाउडर छैन।
१.३ इन्सुलेशन सिलिन्डरमा प्रयोग र अनुसन्धान प्रगति
मोनोक्रिस्टलाइन सिलिकन थर्मल फिल्ड प्रणालीको प्रमुख घटकहरू मध्ये एकको रूपमा, इन्सुलेशन सिलिन्डर मुख्यतया ताप हानि कम गर्न र थर्मल फिल्ड वातावरणको तापक्रम ढाँचा नियन्त्रण गर्न प्रयोग गरिन्छ। एकल क्रिस्टल फर्नेसको भित्री भित्ता इन्सुलेशन तहको सहायक भागको रूपमा, सिलिकन वाष्प क्षरणले उत्पादनको स्ल्याग खस्ने र क्र्याकिङ निम्त्याउँछ, जसले अन्ततः उत्पादन विफलता निम्त्याउँछ।
C/ C-sic कम्पोजिट इन्सुलेशन ट्यूबको सिलिकन वाष्प जंग प्रतिरोधलाई अझ बढाउनको लागि, अनुसन्धानकर्ताहरूले तयार पारिएको C/ C-sic कम्पोजिट इन्सुलेशन ट्यूब उत्पादनहरूलाई रासायनिक वाष्प प्रतिक्रिया भट्टीमा राखे, र रासायनिक वाष्प निक्षेपण प्रक्रियाद्वारा C/ C-sic कम्पोजिट इन्सुलेशन ट्यूब उत्पादनहरूको सतहमा बाक्लो सिलिकन कार्बाइड कोटिंग तयार गरे। परिणामहरूले देखाउँछन् कि, प्रक्रियाले सिलिकन वाष्पद्वारा C/ C-sic कम्पोजिटको कोरमा कार्बन फाइबरको जंगलाई प्रभावकारी रूपमा रोक्न सक्छ, र सिलिकन वाष्पको जंग प्रतिरोध कार्बन/कार्बन कम्पोजिटको तुलनामा ५ देखि १० गुणाले बढेको छ, र इन्सुलेशन सिलिन्डरको सेवा जीवन र थर्मल क्षेत्र वातावरणको सुरक्षा धेरै सुधार भएको छ।
२. निष्कर्ष र सम्भावना
सिलिकन कार्बाइड कोटिंगउच्च तापक्रममा उत्कृष्ट अक्सिडेशन प्रतिरोधको कारणले कार्बन/कार्बन थर्मल फिल्ड सामग्रीहरूमा यसको व्यापक प्रयोग बढ्दै गएको छ। मोनोक्रिस्टलाइन सिलिकन उत्पादनमा प्रयोग हुने कार्बन/कार्बन थर्मल फिल्ड सामग्रीहरूको बढ्दो आकारसँगै, थर्मल फिल्ड सामग्रीहरूको सतहमा सिलिकन कार्बाइड कोटिंगको एकरूपता कसरी सुधार गर्ने र कार्बन/कार्बन थर्मल फिल्ड सामग्रीहरूको सेवा जीवन कसरी सुधार गर्ने भन्ने कुरा समाधान गर्नुपर्ने एउटा जरुरी समस्या बनेको छ।
अर्कोतर्फ, मोनोक्रिस्टलाइन सिलिकन उद्योगको विकाससँगै, उच्च-शुद्धता कार्बन/कार्बन थर्मल फिल्ड सामग्रीहरूको माग पनि बढ्दै गएको छ, र प्रतिक्रियाको क्रममा आन्तरिक कार्बन फाइबरहरूमा SiC न्यानोफाइबरहरू पनि उब्जाइन्छ। प्रयोगहरूद्वारा तयार पारिएका C/ C-ZRC र C/ C-sic ZrC कम्पोजिटहरूको मास एब्लेशन र रेखीय एब्लेशन दरहरू क्रमशः -0.32 mg/s र 2.57 μm/s हुन्। C/ C-sic -ZrC कम्पोजिटहरूको मास र लाइन एब्लेशन दरहरू क्रमशः -0.24 mg/s र 1.66 μm/s हुन्। SiC न्यानोफाइबरहरू भएका C/ C-ZRC कम्पोजिटहरूमा राम्रो एब्लेटिभ गुणहरू हुन्छन्। पछि, SiC न्यानोफाइबरहरूको वृद्धिमा विभिन्न कार्बन स्रोतहरूको प्रभाव र C/ C-ZRC कम्पोजिटहरूको एब्लेटिभ गुणहरूलाई सुदृढ पार्ने SiC न्यानोफाइबरहरूको संयन्त्रको अध्ययन गरिनेछ।
रासायनिक वाष्प पारगमन प्रक्रिया र इन-सिटु प्रतिक्रियाद्वारा एक कम्पोजिट कोटिंग कार्बन/कार्बन कम्पोजिट क्रुसिबल तयार गरिएको थियो। कम्पोजिट कोटिंग सिलिकन कार्बाइड कोटिंग (१००~३००μm), सिलिकन कोटिंग (१०~२०μm) र सिलिकन नाइट्राइड कोटिंग (५०~१००μm) मिलेर बनेको थियो, जसले कार्बन/कार्बन कम्पोजिट क्रुसिबलको भित्री सतहमा सिलिकन वाष्पको क्षरणलाई प्रभावकारी रूपमा रोक्न सक्छ। उत्पादन प्रक्रियामा, कम्पोजिट लेपित कार्बन/कार्बन कम्पोजिट क्रुसिबलको क्षति प्रति भट्टी ०.०४ मिमी हुन्छ, र सेवा जीवन १८० भट्टी पटक पुग्न सक्छ।
पोस्ट समय: फेब्रुअरी-२२-२०२४