1 Zbatimi dhe përparimi i kërkimit të veshjes së karbidit të silicit në materialet e fushës termike karbon/karbon
1.1 Progresi i aplikimit dhe kërkimit në përgatitjen e enëve të ngurta
Në fushën termike të kristalit të vetëm,karbon/enë karbonipërdoret kryesisht si enë mbajtëse për material silikoni dhe është në kontakt mekuarc i shkrirë, siç tregohet në Figurën 2. Temperatura e punës së enës së shkrirjes karbon/karbon është rreth 1450℃, e cila i nënshtrohet erozionit të dyfishtë të silicit të ngurtë (dioksidit të silikonit) dhe avullit të silikonit, dhe më në fund ena bëhet e hollë ose ka një çarje unazore, duke rezultuar në dështimin e enës së shkrirjes.
Një enë për enë karboni/karbon me shtresë kompozite u përgatit me anë të procesit të depërtimit kimik të avujve dhe reaksionit in situ. Veshja kompozite përbëhej nga një shtresë karbidi silici (100~300μm), një shtresë silici (10~20μm) dhe një shtresë nitriti silici (50~100μm), të cilat mund të pengojnë në mënyrë efektive korrozionin e avujve të silicit në sipërfaqen e brendshme të enës për enë karboni/karbon. Në procesin e prodhimit, humbja e enës për enë karboni/karbon me shtresë kompozite është 0.04 mm për furrë, dhe jetëgjatësia e saj mund të arrijë 180 herë në furrë.
Studiuesit përdorën një metodë reaksioni kimik për të gjeneruar një shtresë uniforme karabit silikoni në sipërfaqen e furrës së përbërë karbon/karbon në kushte të caktuara temperature dhe mbrojtjen e gazit bartës, duke përdorur dioksid silikoni dhe metal silikoni si lëndë të para në një furrë sinterimi me temperaturë të lartë. Rezultatet tregojnë se trajtimi me temperaturë të lartë jo vetëm që përmirëson pastërtinë dhe fortësinë e shtresës sic, por gjithashtu përmirëson shumë rezistencën ndaj konsumimit të sipërfaqes së përbërjes karbon/karbon, dhe parandalon korrozionin e sipërfaqes së furrës nga avujt e SiO2 dhe atomet e oksigjenit të paqëndrueshëm në furrën e silikonit monokristalor. Jeta e shërbimit të furrës së përbërë është rritur me 20% krahasuar me atë të furrës së përbërë pa shtresë sic.
1.2 Progresi i aplikimit dhe kërkimit në tubin udhëzues të rrjedhjes
Cilindri udhëzues ndodhet sipër enës së shkrirjes (siç tregohet në Figurën 1). Gjatë procesit të tërheqjes së kristalit, ndryshimi i temperaturës midis fushës së brendshme dhe të jashtme është i madh, veçanërisht sipërfaqja e poshtme është më afër materialit të shkrirë të silikonit, temperatura është më e larta dhe korrozioni nga avujt e silikonit është më seriozi.
Studiuesit shpikën një proces të thjeshtë dhe rezistencë të mirë ndaj oksidimit të veshjes anti-oksiduese të tubit udhëzues dhe metodën e përgatitjes. Së pari, një shtresë e mustaqeve të karbit të silikonit u rrit in-situ në matricën e tubit udhëzues, dhe më pas u përgatit një shtresë e jashtme e dendur e karbit të silikonit, në mënyrë që të formohej një shtresë kalimtare SiCw midis matricës dhe shtresës sipërfaqësore të dendur të karbit të silikonit, siç tregohet në Figurën 3. Koeficienti i zgjerimit termik ishte midis matricës dhe karbit të silikonit. Kjo mund të zvogëlojë në mënyrë efektive stresin termik të shkaktuar nga mospërputhja e koeficientit të zgjerimit termik.
Analiza tregon se me rritjen e përmbajtjes së SiCw, madhësia dhe numri i çarjeve në veshje zvogëlohet. Pas 10 orësh oksidimi në ajër 1100 ℃, shkalla e humbjes së peshës së mostrës së veshjes është vetëm 0.87%~8.87%, dhe rezistenca ndaj oksidimit dhe rezistenca ndaj goditjes termike e veshjes së karabit të silicit përmirësohet shumë. I gjithë procesi i përgatitjes përfundohet vazhdimisht me anë të depozitimit kimik të avujve, përgatitja e veshjes së karabit të silicit thjeshtohet shumë dhe performanca gjithëpërfshirëse e të gjithë grykës forcohet.
Studiuesit propozuan një metodë për forcimin e matricës dhe veshjen sipërfaqësore të tubit udhëzues të grafitit për silicin monokristalor czohr. Lëngu i karbidit të silicit i përftuar u vesh në mënyrë uniforme në sipërfaqen e tubit udhëzues të grafitit me një trashësi veshjeje prej 30~50 μm me anë të veshjes me furçë ose metodës së veshjes me spërkatje, dhe më pas u vendos në një furrë me temperaturë të lartë për reaksion in-situ, temperatura e reagimit ishte 1850~2300 ℃, dhe ruajtja e nxehtësisë ishte 2~6 orë. Shtresa e jashtme e SiC mund të përdoret në një furrë rritjeje me kristal të vetëm 24 in (60.96 cm), dhe temperatura e përdorimit është 1500 ℃, dhe u zbulua se nuk ka çarje dhe rënie pluhuri në sipërfaqen e cilindrit udhëzues të grafitit pas 1500 orësh.
1.3 Progresi i aplikimit dhe kërkimit në cilindrin izolues
Si një nga komponentët kryesorë të sistemit të fushës termike të silikonit monokristalin, cilindri izolues përdoret kryesisht për të zvogëluar humbjen e nxehtësisë dhe për të kontrolluar gradientin e temperaturës së mjedisit të fushës termike. Si pjesë mbështetëse e shtresës së brendshme izoluese të murit të furrës me kristal të vetëm, korrozioni i avujve të silikonit çon në rënien e skorjeve dhe çarjen e produktit, gjë që përfundimisht çon në dështimin e produktit.
Për të rritur më tej rezistencën ndaj korrozionit të avullit të silikonit të tubit izolues kompozit C/C-sic, studiuesit i vendosën produktet e përgatitura të tubit izolues kompozit C/C-sic në furrën e reaksionit kimik të avullit dhe përgatitën një shtresë të dendur karbidi silikoni në sipërfaqen e produkteve të tubit izolues kompozit C/C-sic me anë të procesit të depozitimit kimik të avullit. Rezultatet tregojnë se, procesi mund të pengojë në mënyrë efektive korrozionin e fibrave të karbonit në bërthamën e kompozitit C/C-sic nga avulli i silikonit, dhe rezistenca ndaj korrozionit e avullit të silikonit rritet 5 deri në 10 herë krahasuar me kompozitin karbon/karbon, dhe jetëgjatësia e cilindrit izolues dhe siguria e mjedisit të fushës termike përmirësohen shumë.
2. Përfundim dhe perspektivë
Veshje me karbid silikonipërdoret gjithnjë e më gjerësisht në materialet e fushës termike karbon/karbon për shkak të rezistencës së shkëlqyer ndaj oksidimit në temperaturë të lartë. Me rritjen e madhësisë së materialeve të fushës termike karbon/karbon të përdorura në prodhimin e silikonit monokristalin, mënyra e përmirësimit të uniformitetit të veshjes së karbidit të silikonit në sipërfaqen e materialeve të fushës termike dhe përmirësimi i jetëgjatësisë së materialeve të fushës termike karbon/karbon është bërë një problem urgjent që duhet zgjidhur.
Nga ana tjetër, me zhvillimin e industrisë së silicit monokristalin, kërkesa për materiale të fushës termike karbon/karbon me pastërti të lartë është gjithashtu në rritje, dhe nanofibrat SiC rriten gjithashtu në fibrat e brendshme të karbonit gjatë reaksionit. Shkalla e ablacionit masiv dhe ablacionit linear të kompozitëve C/C-ZRC dhe C/C-sic ZrC të përgatitura nga eksperimentet është -0.32 mg/s dhe 2.57 μm/s, përkatësisht. Shkalla e ablacionit masiv dhe linear të kompozitëve C/C-sic-ZrC është -0.24mg/s dhe 1.66 μm/s, përkatësisht. Kompozitët C/C-ZRC me nanofibra SiC kanë veti më të mira ablative. Më vonë, do të studiohen efektet e burimeve të ndryshme të karbonit në rritjen e nanofibrave SiC dhe mekanizmi i nanofibrave SiC që përforcojnë vetitë ablative të kompozitëve C/C-ZRC.
Një enë për enë karboni/karbon me shtresë kompozite u përgatit me anë të procesit të depërtimit kimik të avujve dhe reaksionit in situ. Veshja kompozite përbëhej nga një shtresë karbidi silici (100~300μm), një shtresë silici (10~20μm) dhe një shtresë nitriti silici (50~100μm), të cilat mund të pengojnë në mënyrë efektive korrozionin e avujve të silicit në sipërfaqen e brendshme të enës për enë karboni/karbon. Në procesin e prodhimit, humbja e enës për enë karboni/karbon me shtresë kompozite është 0.04 mm për furrë, dhe jetëgjatësia e saj mund të arrijë 180 herë në furrë.
Koha e postimit: 22 shkurt 2024