1 කාබන්/කාබන් තාප ක්ෂේත්ර ද්රව්යවල සිලිකන් කාබයිඩ් ආලේපනයේ යෙදීම සහ පර්යේෂණ ප්රගතිය
1.1 කබොල සකස් කිරීමේදී යෙදීම සහ පර්යේෂණ ප්රගතිය
තනි ස්ඵටික තාප ක්ෂේත්රය තුළ,කාබන්/කාබන් කබොලප්රධාන වශයෙන් සිලිකන් ද්රව්ය රැගෙන යන භාජනයක් ලෙස භාවිතා කරන අතර එය සමඟ ස්පර්ශ වේක්වාර්ට්ස් කෲසිබල්, රූපය 2 හි දැක්වෙන පරිදි. කාබන්/කාබන් කබොලෙහි ක්රියාකාරී උෂ්ණත්වය 1450℃ පමණ වන අතර, එය ඝන සිලිකන් (සිලිකන් ඩයොක්සයිඩ්) සහ සිලිකන් වාෂ්පයේ ද්විත්ව ඛාදනයට ලක් වන අතර, අවසානයේ කබොල තුනී වී හෝ වළලු ඉරිතැලීමක් ඇති වන අතර, එහි ප්රතිඵලයක් ලෙස කබොල අසාර්ථක වේ.
රසායනික වාෂ්ප පාරගම්ය ක්රියාවලිය සහ ස්ථානීය ප්රතික්රියාව මගින් සංයුක්ත ආලේපන කාබන්/කාබන් සංයුක්ත කබොලක් සකස් කරන ලදී. සංයුක්ත ආලේපනය සිලිකන් කාබයිඩ් ආලේපනය (100~300μm), සිලිකන් ආලේපනය (10~20μm) සහ සිලිකන් නයිට්රයිඩ් ආලේපනය (50~100μm) වලින් සමන්විත වූ අතර එමඟින් කාබන්/කාබන් සංයුක්ත කබොලෙහි අභ්යන්තර පෘෂ්ඨයේ සිලිකන් වාෂ්ප විඛාදනය ඵලදායී ලෙස වළක්වයි. නිෂ්පාදන ක්රියාවලියේදී, සංයුක්ත ආලේපිත කාබන්/කාබන් සංයුක්ත කබොලෙහි අලාභය උදුනකට 0.04 mm වන අතර, සේවා කාලය උදුන වාර 180 දක්වා ළඟා විය හැකිය.
ඉහළ උෂ්ණත්ව සින්ටර් උදුනක අමුද්රව්ය ලෙස සිලිකන් ඩයොක්සයිඩ් සහ සිලිකන් ලෝහ භාවිතා කරමින්, ඇතැම් උෂ්ණත්ව තත්ත්වයන් යටතේ සහ වාහක වායුවේ ආරක්ෂාව යටතේ කාබන්/කාබන් සංයුක්ත කබොලෙහි මතුපිට ඒකාකාර සිලිකන් කාබයිඩ් ආලේපනයක් ජනනය කිරීම සඳහා පර්යේෂකයන් රසායනික ප්රතික්රියා ක්රමයක් භාවිතා කළහ. ප්රතිඵලවලින් පෙනී යන්නේ ඉහළ උෂ්ණත්ව ප්රතිකාරය සික් ආලේපනයේ සංශුද්ධතාවය සහ ශක්තිය වැඩි දියුණු කරනවා පමණක් නොව, කාබන්/කාබන් සංයුක්තයේ මතුපිට ඇඳුම් ප්රතිරෝධය බෙහෙවින් වැඩි දියුණු කරන බවත්, ඒක ස්ඵටික සිලිකන් උදුනේ SiO වාෂ්ප සහ වාෂ්පශීලී ඔක්සිජන් පරමාණු මගින් කබොලෙහි මතුපිට විඛාදනය වළක්වන බවත්ය. සික් ආලේපනයකින් තොරව කබොලෙහි සේවා කාලය හා සසඳන විට කබොලෙහි සේවා කාලය 20% කින් වැඩි වේ.
1.2 ප්රවාහ මාර්ගෝපදේශක නළයේ යෙදීම් සහ පර්යේෂණ ප්රගතිය
මාර්ගෝපදේශ සිලින්ඩරය කබොල්ලට ඉහළින් පිහිටා ඇත (රූපය 1 හි පෙන්වා ඇති පරිදි). ස්ඵටික ඇදීමේ ක්රියාවලියේදී, ක්ෂේත්රය ඇතුළත සහ පිටත අතර උෂ්ණත්ව වෙනස විශාල වේ, විශේෂයෙන් පහළ මතුපිට උණු කළ සිලිකන් ද්රව්යයට ආසන්නව පිහිටා ඇත, උෂ්ණත්වය ඉහළම වන අතර සිලිකන් වාෂ්පයෙන් විඛාදනය වඩාත් බරපතල වේ.
මාර්ගෝපදේශක නල ප්රති-ඔක්සිකරණ ආලේපනය සහ සකස් කිරීමේ ක්රමයේ සරල ක්රියාවලියක් සහ හොඳ ඔක්සිකරණ ප්රතිරෝධයක් පර්යේෂකයන් විසින් සොයා ගන්නා ලදී. පළමුව, මාර්ගෝපදේශක නළයේ අනුකෘතිය මත සිලිකන් කාබයිඩ් උඩු රැවුලක් ස්ථරයක් ස්ථානයේම වගා කරන ලද අතර, පසුව ඝන සිලිකන් කාබයිඩ් පිටත තට්ටුවක් සකස් කරන ලද අතර, එමඟින් රූපය 3 හි පෙන්වා ඇති පරිදි අනුකෘතිය සහ ඝන සිලිකන් කාබයිඩ් මතුපිට ස්ථරය අතර SiCw සංක්රාන්ති තට්ටුවක් සාදන ලදී. තාප ප්රසාරණ සංගුණකය අනුකෘතිය සහ සිලිකන් කාබයිඩ් අතර විය. එය තාප ප්රසාරණ සංගුණකයේ නොගැලපීම නිසා ඇතිවන තාප ආතතිය ඵලදායී ලෙස අඩු කළ හැකිය.
විශ්ලේෂණයෙන් පෙන්නුම් කරන්නේ SiCw අන්තර්ගතය වැඩි වීමත් සමඟ ආලේපනයේ ඉරිතැලීම් ප්රමාණය සහ සංඛ්යාව අඩු වන බවයි. 1100 ℃ වාතයේ පැය 10 ක ඔක්සිකරණයකින් පසු, ආලේපන සාම්පලයේ බර අඩු කර ගැනීමේ අනුපාතය 0.87% ~ 8.87% ක් පමණක් වන අතර, සිලිකන් කාබයිඩ් ආලේපනයේ ඔක්සිකරණ ප්රතිරෝධය සහ තාප කම්පන ප්රතිරෝධය බෙහෙවින් වැඩි දියුණු වේ. රසායනික වාෂ්ප තැන්පත් කිරීම මගින් සම්පූර්ණ සකස් කිරීමේ ක්රියාවලිය අඛණ්ඩව සම්පූර්ණ කරනු ලැබේ, සිලිකන් කාබයිඩ් ආලේපනය සකස් කිරීම බෙහෙවින් සරල කර ඇති අතර, සම්පූර්ණ තුණ්ඩයේ පුළුල් ක්රියාකාරිත්වය ශක්තිමත් වේ.
පර්යේෂකයන් විසින් czohr මොනොක්රිස්ටල් සිලිකන් සඳහා ග්රැෆයිට් මාර්ගෝපදේශ නළයේ අනුකෘති ශක්තිමත් කිරීමේ සහ මතුපිට ආලේපන ක්රමයක් යෝජනා කරන ලදී. ලබාගත් සිලිකන් කාබයිඩ් පොහොර බුරුසු ආලේපනය හෝ ඉසින ආලේපන ක්රමය මගින් ග්රැෆයිට් මාර්ගෝපදේශ නළයේ මතුපිට ඒකාකාරව ආලේප කර 30~50 μm ආලේපන ඝණකමකින් ආලේප කර, පසුව ස්ථානීය ප්රතික්රියාව සඳහා ඉහළ උෂ්ණත්ව උදුනක තබා, ප්රතික්රියා උෂ්ණත්වය 1850~2300 ℃ වූ අතර, තාප සංරක්ෂණය 2~6h විය. SiC පිටත තට්ටුව අඟල් 24 (සෙ.මී. 60.96) තනි ස්ඵටික වර්ධන උදුනක භාවිතා කළ හැකි අතර, භාවිත උෂ්ණත්වය 1500 ℃ වන අතර, පැය 1500 කට පසු ග්රැෆයිට් මාර්ගෝපදේශ සිලින්ඩරයේ මතුපිට ඉරිතැලීම් සහ වැටෙන කුඩු නොමැති බව සොයාගෙන ඇත.
1.3 පරිවාරක සිලින්ඩරයේ යෙදීම් සහ පර්යේෂණ ප්රගතිය
ඒකස්ඵටික සිලිකන් තාප ක්ෂේත්ර පද්ධතියේ ප්රධාන අංගයක් ලෙස, පරිවාරක සිලින්ඩරය ප්රධාන වශයෙන් තාප අලාභය අඩු කිරීමට සහ තාප ක්ෂේත්ර පරිසරයේ උෂ්ණත්ව අනුක්රමය පාලනය කිරීමට භාවිතා කරයි.තනි ස්ඵටික උදුනක අභ්යන්තර බිත්ති පරිවාරක ස්ථරයේ ආධාරක කොටසක් ලෙස, සිලිකන් වාෂ්ප විඛාදනය නිෂ්පාදනයේ ස්ලැග් වැටීමට සහ ඉරිතැලීමට හේතු වන අතර එය අවසානයේ නිෂ්පාදන අසාර්ථක වීමට හේතු වේ.
C/ C-sic සංයුක්ත පරිවාරක නළයේ සිලිකන් වාෂ්ප විඛාදන ප්රතිරෝධය තවදුරටත් වැඩි දියුණු කිරීම සඳහා, පර්යේෂකයන් විසින් සකස් කරන ලද C/ C-sic සංයුක්ත පරිවාරක නල නිෂ්පාදන රසායනික වාෂ්ප ප්රතික්රියා උදුනට දමා, රසායනික වාෂ්ප තැන්පත් කිරීමේ ක්රියාවලිය මගින් C/ C-sic සංයුක්ත පරිවාරක නල නිෂ්පාදනවල මතුපිට ඝන සිලිකන් කාබයිඩ් ආලේපනය සකස් කරන ලදී. ප්රතිඵලවලින් පෙනී යන්නේ, මෙම ක්රියාවලියට සිලිකන් වාෂ්ප මගින් C/ C-sic සංයුක්තයේ හරය මත කාබන් තන්තු විඛාදනය ඵලදායී ලෙස වළක්වා ගත හැකි බවත්, කාබන්/කාබන් සංයුක්තයට සාපේක්ෂව සිලිකන් වාෂ්පයේ විඛාදන ප්රතිරෝධය 5 සිට 10 ගුණයකින් වැඩි වන බවත්, පරිවාරක සිලින්ඩරයේ සේවා කාලය සහ තාප ක්ෂේත්ර පරිසරයේ ආරක්ෂාව බෙහෙවින් වැඩිදියුණු වන බවත්ය.
2. නිගමනය සහ අපේක්ෂාව
සිලිකන් කාබයිඩ් ආලේපනයඉහළ උෂ්ණත්වයේ දී එහි විශිෂ්ට ඔක්සිකරණ ප්රතිරෝධය නිසා කාබන්/කාබන් තාප ක්ෂේත්ර ද්රව්යවල වැඩි වැඩියෙන් බහුලව භාවිතා වේ. මොනොක්රිස්ටලීන් සිලිකන් නිෂ්පාදනයේදී භාවිතා කරන කාබන්/කාබන් තාප ක්ෂේත්ර ද්රව්යවල ප්රමාණය වැඩි වීමත් සමඟ, තාප ක්ෂේත්ර ද්රව්යවල මතුපිට සිලිකන් කාබයිඩ් ආලේපනයේ ඒකාකාරිත්වය වැඩි දියුණු කරන්නේ කෙසේද සහ කාබන්/කාබන් තාප ක්ෂේත්ර ද්රව්යවල සේවා කාලය වැඩි දියුණු කරන්නේ කෙසේද යන්න විසඳිය යුතු හදිසි ගැටලුවක් බවට පත්ව ඇත.
අනෙක් අතට, ඒක ස්ඵටික සිලිකන් කර්මාන්තයේ දියුණුවත් සමඟ, අධි-පිරිසිදු කාබන්/කාබන් තාප ක්ෂේත්ර ද්රව්ය සඳහා ඇති ඉල්ලුම ද වැඩි වෙමින් පවතින අතර, ප්රතික්රියාව අතරතුර අභ්යන්තර කාබන් තන්තු මත SiC නැනෝ තන්තු ද වර්ධනය වේ. අත්හදා බැලීම් මගින් සකස් කරන ලද C/ C-ZRC සහ C/ C-sic ZrC සංයුක්තවල ස්කන්ධ අහෝසි කිරීම සහ රේඛීය අහෝසි කිරීමේ අනුපාත පිළිවෙලින් -0.32 mg/s සහ 2.57 μm/s වේ. C/ C-sic -ZrC සංයුක්තවල ස්කන්ධය සහ රේඛීය අහෝසි කිරීමේ අනුපාත පිළිවෙලින් -0.24mg/s සහ 1.66 μm/s වේ. SiC නැනෝ තන්තු සහිත C/ C-ZRC සංයුක්තවලට වඩා හොඳ ablative ගුණ ඇත. පසුව, SiC නැනෝ තන්තු වල වර්ධනයට විවිධ කාබන් ප්රභවයන්ගේ බලපෑම් සහ C/ C-ZRC සංයුක්තවල ablative ගුණාංග ශක්තිමත් කරන SiC නැනෝ තන්තු වල යාන්ත්රණය අධ්යයනය කෙරේ.
රසායනික වාෂ්ප පාරගම්ය ක්රියාවලිය සහ ස්ථානීය ප්රතික්රියාව මගින් සංයුක්ත ආලේපන කාබන්/කාබන් සංයුක්ත කබොලක් සකස් කරන ලදී. සංයුක්ත ආලේපනය සිලිකන් කාබයිඩ් ආලේපනය (100~300μm), සිලිකන් ආලේපනය (10~20μm) සහ සිලිකන් නයිට්රයිඩ් ආලේපනය (50~100μm) වලින් සමන්විත වූ අතර එමඟින් කාබන්/කාබන් සංයුක්ත කබොලෙහි අභ්යන්තර පෘෂ්ඨයේ සිලිකන් වාෂ්ප විඛාදනය ඵලදායී ලෙස වළක්වයි. නිෂ්පාදන ක්රියාවලියේදී, සංයුක්ත ආලේපිත කාබන්/කාබන් සංයුක්ත කබොලෙහි අලාභය උදුනකට 0.04 mm වන අතර, සේවා කාලය උදුන වාර 180 දක්වා ළඟා විය හැකිය.
පළ කිරීමේ කාලය: 2024 පෙබරවාරි-22