1. கார்பன்/கார்பன் வெப்பப் புலப் பொருட்களில் சிலிக்கான் கார்பைடு பூச்சின் பயன்பாடு மற்றும் ஆராய்ச்சி முன்னேற்றம்
1.1 மூசை தயாரிப்பில் பயன்பாடு மற்றும் ஆராய்ச்சி முன்னேற்றம்
ஒற்றைப் படிக வெப்பப் புலத்தில்,கார்பன்/கார்பன் மூசைஇது முக்கியமாக சிலிக்கான் பொருளைக் கொண்டு செல்லும் கலனாகப் பயன்படுத்தப்படுகிறது மற்றும் தொடர்பில் உள்ளது.குவார்ட்ஸ் மூசைபடம் 2-இல் காட்டப்பட்டுள்ளபடி, கார்பன்/கார்பன் மூசையின் இயக்க வெப்பநிலை சுமார் 1450℃ ஆகும். இதில் திட சிலிக்கான் (சிலிக்கான் டை ஆக்சைடு) மற்றும் சிலிக்கான் ஆவி ஆகியவற்றின் இரட்டை அரிப்பு ஏற்படுகிறது. இறுதியில், மூசை மெலிந்துவிடுகிறது அல்லது வளைய விரிசல் ஏற்பட்டு, மூசை செயலிழக்கிறது.
வேதியியல் ஆவி ஊடுருவல் செயல்முறை மற்றும் உள்ளிட வினை மூலம் ஒரு கலவைப் பூச்சு கார்பன்/கார்பன் கலவைக் கலம் தயாரிக்கப்பட்டது. இந்தக் கலவைப் பூச்சானது சிலிக்கான் கார்பைடு பூச்சு (100~300μm), சிலிக்கான் பூச்சு (10~20μm) மற்றும் சிலிக்கான் நைட்ரைடு பூச்சு (50~100μm) ஆகியவற்றால் ஆனது. இது கார்பன்/கார்பன் கலவைக் கலத்தின் உள் மேற்பரப்பில் சிலிக்கான் ஆவியால் ஏற்படும் அரிப்பைத் திறம்படத் தடுக்கிறது. உற்பத்திச் செயல்பாட்டில், கலவைப் பூச்சு கொண்ட கார்பன்/கார்பன் கலவைக் கலத்தின் இழப்பு ஒரு உலைக்கு 0.04 மி.மீ ஆகும், மேலும் இதன் சேவைக்காலம் 180 உலை முறை வரை நீடிக்கும்.
ஆராய்ச்சியாளர்கள், உயர்-வெப்பநிலை சின்டரிங் உலையில் சிலிக்கான் டை ஆக்சைடு மற்றும் சிலிக்கான் உலோகம் ஆகியவற்றை மூலப்பொருட்களாகப் பயன்படுத்தி, குறிப்பிட்ட வெப்பநிலை நிலைகள் மற்றும் கேரியர் வாயுவின் பாதுகாப்பின் கீழ், கார்பன்/கார்பன் கலப்பு மூசையின் மேற்பரப்பில் ஒரு சீரான சிலிக்கான் கார்பைடு பூச்சை உருவாக்க ஒரு வேதிவினை முறையைப் பயன்படுத்தினர். இந்த உயர் வெப்பநிலைச் செயல்முறையானது, சிலிக்கான் கார்பைடு பூச்சின் தூய்மையையும் வலிமையையும் மேம்படுத்துவது மட்டுமல்லாமல், கார்பன்/கார்பன் கலவையின் மேற்பரப்பின் தேய்மான எதிர்ப்பையும் பெரிதும் மேம்படுத்துகிறது என்றும், ஒற்றைப்படிக சிலிக்கான் உலையில் உள்ள SiO நீராவி மற்றும் ஆவியாகும் ஆக்ஸிஜன் அணுக்களால் மூசையின் மேற்பரப்பு அரிக்கப்படுவதைத் தடுக்கிறது என்றும் முடிவுகள் காட்டுகின்றன. சிலிக்கான் கார்பைடு பூச்சு இல்லாத மூசையுடன் ஒப்பிடும்போது, இந்தப் பூச்சு உள்ள மூசையின் ஆயுட்காலம் 20% அதிகரித்துள்ளது.
1.2 பாய்வு வழிகாட்டிக் குழாயின் பயன்பாடு மற்றும் ஆராய்ச்சி முன்னேற்றம்
வழிகாட்டி உருளை உருகும் கலனுக்கு மேலே அமைந்துள்ளது (படம் 1-இல் காட்டப்பட்டுள்ளபடி). படிகத்தை வெளியே இழுக்கும் செயல்பாட்டின் போது, உள்ளக மற்றும் வெளிப்புறப் புலங்களுக்கு இடையேயான வெப்பநிலை வேறுபாடு அதிகமாக இருக்கும். குறிப்பாக, உருகிய சிலிக்கான் பொருளுக்கு மிக அருகில் உள்ள அடிப்பரப்பில் வெப்பநிலை மிக அதிகமாக இருப்பதுடன், சிலிக்கான் ஆவியினால் ஏற்படும் அரிப்பும் மிகவும் தீவிரமாக இருக்கும்.
ஆராய்ச்சியாளர்கள், வழிகாட்டிக் குழாயின் ஆக்சிஜனேற்றத் தடுப்புப் பூச்சு மற்றும் தயாரிப்பு முறைக்காக, ஒரு எளிய செயல்முறையையும் சிறந்த ஆக்சிஜனேற்ற எதிர்ப்பையும் கண்டுபிடித்தனர். முதலில், வழிகாட்டிக் குழாயின் மூலக்கூறின் மீது சிலிக்கான் கார்பைடு விஸ்கரின் ஒரு அடுக்கு அதே இடத்தில் வளர்க்கப்பட்டது. பின்னர், ஒரு அடர்த்தியான சிலிக்கான் கார்பைடு வெளிப்புற அடுக்கு தயாரிக்கப்பட்டது. இதன் விளைவாக, படம் 3-இல் காட்டப்பட்டுள்ளபடி, மூலக்கூறிற்கும் அடர்த்தியான சிலிக்கான் கார்பைடு மேற்பரப்பு அடுக்கிற்கும் இடையில் ஒரு SiCw இடைநிலை அடுக்கு உருவானது. வெப்ப விரிவாக்கக் குணகம் மூலக்கூறிற்கும் சிலிக்கான் கார்பைடிற்கும் இடையில் இருந்தது. இது வெப்ப விரிவாக்கக் குணகத்தின் பொருத்தமின்மையால் ஏற்படும் வெப்ப அழுத்தத்தை திறம்படக் குறைக்கும்.
பகுப்பாய்வின்படி, SiCw-ன் உள்ளடக்கம் அதிகரிக்கும்போது, பூச்சில் உள்ள விரிசல்களின் அளவும் எண்ணிக்கையும் குறைகின்றன. 1100 ℃ காற்றில் 10 மணிநேர ஆக்சிஜனேற்றத்திற்குப் பிறகு, பூச்சு மாதிரியின் எடை இழப்பு விகிதம் 0.87% முதல் 8.87% வரை மட்டுமே உள்ளது. மேலும், சிலிக்கான் கார்பைடு பூச்சின் ஆக்சிஜனேற்ற எதிர்ப்பு மற்றும் வெப்ப அதிர்ச்சி எதிர்ப்பு ஆகியவை பெருமளவில் மேம்படுத்தப்பட்டுள்ளன. முழு தயாரிப்பு செயல்முறையும் வேதி ஆவிப் படிவு மூலம் தொடர்ச்சியாக முடிக்கப்படுவதால், சிலிக்கான் கார்பைடு பூச்சின் தயாரிப்பு பெரிதும் எளிமையாக்கப்பட்டு, முழு முனையின் ஒட்டுமொத்த செயல்திறனும் வலுப்படுத்தப்படுகிறது.
ஆராய்ச்சியாளர்கள், சோஹ்ர் ஒற்றைப்படிக சிலிக்கானுக்காக கிராஃபைட் வழிகாட்டி குழாயின் மேட்ரிக்ஸை வலுப்படுத்துவதற்கும், அதன் மேற்பரப்பில் பூச்சு பூசுவதற்கும் ஒரு முறையை முன்மொழிந்தனர். பெறப்பட்ட சிலிக்கான் கார்பைடு கூழ், தூரிகை பூச்சு அல்லது தெளிப்பு பூச்சு முறை மூலம் கிராஃபைட் வழிகாட்டி குழாயின் மேற்பரப்பில் 30 முதல் 50 மைக்ரோமீட்டர் தடிமனில் சீராகப் பூசப்பட்டது. பின்னர் அது, அதே இடத்தில் வினைபுரிவதற்காக ஒரு உயர் வெப்பநிலை உலையில் வைக்கப்பட்டது. வினை வெப்பநிலை 1850 முதல் 2300 ℃ ஆகவும், வெப்பப் பாதுகாப்பு 2 முதல் 6 மணி நேரமாகவும் இருந்தது. இந்த SiC வெளிப்புற அடுக்கை 24 அங்குல (60.96 செ.மீ) ஒற்றைப்படிக வளர்ச்சி உலையில் பயன்படுத்தலாம், அதன் பயன்பாட்டு வெப்பநிலை 1500 ℃ ஆகும். 1500 மணி நேரத்திற்குப் பிறகும் கிராஃபைட் வழிகாட்டி உருளையின் மேற்பரப்பில் விரிசல்களோ அல்லது தூள் உதிர்தலோ ஏற்படவில்லை என்பது கண்டறியப்பட்டது.
1.3 மின்காப்பு உருளையின் பயன்பாடு மற்றும் ஆராய்ச்சி முன்னேற்றம்
ஒற்றைப்படிக சிலிக்கான் வெப்பப் புல அமைப்பின் முக்கியக் கூறுகளில் ஒன்றாக, காப்பு உருளையானது வெப்ப இழப்பைக் குறைப்பதற்கும் வெப்பப் புலச் சூழலின் வெப்பநிலைச் சரிவைக் கட்டுப்படுத்துவதற்கும் முக்கியமாகப் பயன்படுத்தப்படுகிறது. ஒற்றைப்படிக உலையின் உள் சுவர் காப்பு அடுக்கின் ஒரு துணைப் பகுதியாக, சிலிக்கான் ஆவி அரிப்பானது கசடு உதிர்தல் மற்றும் பொருளில் விரிசல்களை ஏற்படுத்துகிறது, இது இறுதியில் பொருளின் தோல்விக்கு வழிவகுக்கிறது.
C/C-sic கலப்பு மின்காப்புக் குழாயின் சிலிக்கான் ஆவி அரிப்பு எதிர்ப்பை மேலும் மேம்படுத்துவதற்காக, ஆராய்ச்சியாளர்கள் தயாரிக்கப்பட்ட C/C-sic கலப்பு மின்காப்புக் குழாய் தயாரிப்புகளை வேதி ஆவி வினை உலைக்குள் வைத்து, வேதி ஆவிப் படிவு செயல்முறை மூலம் C/C-sic கலப்பு மின்காப்புக் குழாய் தயாரிப்புகளின் மேற்பரப்பில் அடர்த்தியான சிலிக்கான் கார்பைடு பூச்சைத் தயாரித்தனர். இதன் முடிவுகள், இந்த செயல்முறையானது C/C-sic கலவையின் மையத்தில் உள்ள கார்பன் இழையின் அரிப்பை சிலிக்கான் ஆவியால் திறம்படத் தடுக்கிறது என்பதையும், கார்பன்/கார்பன் கலவையுடன் ஒப்பிடும்போது சிலிக்கான் ஆவியின் அரிப்பு எதிர்ப்பு 5 முதல் 10 மடங்கு வரை அதிகரிக்கிறது என்பதையும், மேலும் மின்காப்பு உருளையின் சேவை ஆயுளும் வெப்பப் புலச் சூழலின் பாதுகாப்பும் பெரிதும் மேம்படுத்தப்பட்டுள்ளன என்பதையும் காட்டுகின்றன.
2. முடிவுரை மற்றும் எதிர்கால நோக்கு
சிலிக்கான் கார்பைடு பூச்சுஉயர் வெப்பநிலையில் அதன் சிறந்த ஆக்சிஜனேற்ற எதிர்ப்புத் திறனின் காரணமாக, கார்பன்/கார்பன் வெப்பப் புலப் பொருட்களில் இது மேலும் மேலும் பரவலாகப் பயன்படுத்தப்படுகிறது. ஒற்றைப்படிக சிலிக்கான் உற்பத்தியில் பயன்படுத்தப்படும் கார்பன்/கார்பன் வெப்பப் புலப் பொருட்களின் அளவு அதிகரித்து வருவதால், வெப்பப் புலப் பொருட்களின் மேற்பரப்பில் உள்ள சிலிக்கான் கார்பைடு பூச்சின் சீரான தன்மையை மேம்படுத்துவதும், கார்பன்/கார்பன் வெப்பப் புலப் பொருட்களின் சேவை ஆயுளை அதிகரிப்பதும் தீர்க்கப்பட வேண்டிய ஒரு அவசரப் பிரச்சனையாக மாறியுள்ளது.
மறுபுறம், ஒற்றைப்படிக சிலிக்கான் தொழில்துறையின் வளர்ச்சியுடன், உயர்-தூய்மையான கார்பன்/கார்பன் வெப்பப் புலப் பொருட்களுக்கான தேவையும் அதிகரித்து வருகிறது, மேலும் வினையின் போது உள் கார்பன் இழைகளின் மீது SiC நானோ இழைகளும் வளர்க்கப்படுகின்றன. சோதனைகள் மூலம் தயாரிக்கப்பட்ட C/C-ZRC மற்றும் C/C-sic ZrC கலவைகளின் நிறை அரிப்பு மற்றும் நேரியல் அரிப்பு விகிதங்கள் முறையே -0.32 mg/s மற்றும் 2.57 μm/s ஆகும். C/C-sic-ZrC கலவைகளின் நிறை மற்றும் நேரியல் அரிப்பு விகிதங்கள் முறையே -0.24mg/s மற்றும் 1.66 μm/s ஆகும். SiC நானோ இழைகளைக் கொண்ட C/C-ZRC கலவைகள் சிறந்த அரிப்புப் பண்புகளைக் கொண்டுள்ளன. பின்னர், SiC நானோ இழைகளின் வளர்ச்சியில் வெவ்வேறு கார்பன் மூலங்களின் விளைவுகள் மற்றும் C/C-ZRC கலவைகளின் அரிப்புப் பண்புகளை SiC நானோ இழைகள் வலுப்படுத்தும் வழிமுறை ஆகியவை ஆய்வு செய்யப்படும்.
வேதியியல் ஆவி ஊடுருவல் செயல்முறை மற்றும் உள்ளிட வினை மூலம் ஒரு கலவைப் பூச்சு கார்பன்/கார்பன் கலவைக் கலம் தயாரிக்கப்பட்டது. இந்தக் கலவைப் பூச்சானது சிலிக்கான் கார்பைடு பூச்சு (100~300μm), சிலிக்கான் பூச்சு (10~20μm) மற்றும் சிலிக்கான் நைட்ரைடு பூச்சு (50~100μm) ஆகியவற்றால் ஆனது. இது கார்பன்/கார்பன் கலவைக் கலத்தின் உள் மேற்பரப்பில் சிலிக்கான் ஆவியால் ஏற்படும் அரிப்பைத் திறம்படத் தடுக்கிறது. உற்பத்திச் செயல்பாட்டில், கலவைப் பூச்சு கொண்ட கார்பன்/கார்பன் கலவைக் கலத்தின் இழப்பு ஒரு உலைக்கு 0.04 மி.மீ ஆகும், மேலும் இதன் சேவைக்காலம் 180 உலை முறை வரை நீடிக்கும்.
பதிவிட்ட நேரம்: பிப்ரவரி 22, 2024