1 కార్బన్/కార్బన్ థర్మల్ ఫీల్డ్ మెటీరియల్స్లో సిలికాన్ కార్బైడ్ కోటింగ్ యొక్క అప్లికేషన్ మరియు పరిశోధన పురోగతి
1.1 మూస తయారీలో అనువర్తనం మరియు పరిశోధన పురోగతి
ఏక స్ఫటిక ఉష్ణ క్షేత్రంలో,కార్బన్/కార్బన్ క్రూసిబుల్ఇది ప్రధానంగా సిలికాన్ పదార్థానికి వాహకంగా ఉపయోగించబడుతుంది మరియు దీనితో సంపర్కంలో ఉంటుందిక్వార్ట్జ్ క్రూసిబుల్పటం 2లో చూపిన విధంగా. కార్బన్/కార్బన్ క్రూసిబుల్ యొక్క పని ఉష్ణోగ్రత సుమారు 1450℃ ఉంటుంది, ఇది ఘన సిలికాన్ (సిలికాన్ డయాక్సైడ్) మరియు సిలికాన్ ఆవిరి యొక్క ద్వంద్వ క్రమక్షయానికి గురవుతుంది, మరియు చివరికి క్రూసిబుల్ పలుచగా మారుతుంది లేదా వలయాకార పగులు ఏర్పడుతుంది, ఫలితంగా క్రూసిబుల్ విఫలమవుతుంది.
రసాయన ఆవిరి ప్రసరణ ప్రక్రియ మరియు ఇన్-సిటు చర్య ద్వారా ఒక మిశ్రమ పూత గల కార్బన్/కార్బన్ మిశ్రమ మూసను తయారు చేశారు. ఈ మిశ్రమ పూతలో సిలికాన్ కార్బైడ్ పూత (100~300μm), సిలికాన్ పూత (10~20μm) మరియు సిలికాన్ నైట్రైడ్ పూత (50~100μm) ఉన్నాయి. ఇవి కార్బన్/కార్బన్ మిశ్రమ మూస యొక్క లోపలి ఉపరితలంపై సిలికాన్ ఆవిరి వల్ల కలిగే తుప్పును సమర్థవంతంగా నిరోధించగలవు. ఉత్పత్తి ప్రక్రియలో, ఈ మిశ్రమ పూత గల కార్బన్/కార్బన్ మిశ్రమ మూస యొక్క నష్టం ప్రతి కొలిమికి 0.04 మి.మీ.గా ఉంటుంది మరియు దీని సేవా జీవితకాలం 180 కొలిమిల సార్లు వరకు ఉంటుంది.
పరిశోధకులు అధిక-ఉష్ణోగ్రత సింటరింగ్ కొలిమిలో సిలికాన్ డయాక్సైడ్ మరియు సిలికాన్ లోహాన్ని ముడి పదార్థాలుగా ఉపయోగించి, నిర్దిష్ట ఉష్ణోగ్రత పరిస్థితులలో మరియు క్యారియర్ గ్యాస్ రక్షణతో, కార్బన్/కార్బన్ మిశ్రమ మూస ఉపరితలంపై ఏకరీతి సిలికాన్ కార్బైడ్ పూతను ఉత్పత్తి చేయడానికి రసాయన ప్రతిచర్య పద్ధతిని ఉపయోగించారు. ఈ ఫలితాలు అధిక ఉష్ణోగ్రత చికిత్స SiC పూత యొక్క స్వచ్ఛత మరియు బలాన్ని మెరుగుపరచడమే కాకుండా, కార్బన్/కార్బన్ మిశ్రమ ఉపరితలం యొక్క అరుగుదల నిరోధకతను బాగా మెరుగుపరుస్తుందని, మరియు ఏకస్ఫటిక సిలికాన్ కొలిమిలోని SiO ఆవిరి మరియు అస్థిర ఆక్సిజన్ పరమాణువుల ద్వారా మూస ఉపరితలం యొక్క క్షయాన్ని నివారిస్తుందని చూపిస్తున్నాయి. SiC పూత లేని మూసతో పోలిస్తే ఈ మూస యొక్క సేవా జీవితం 20% పెరిగింది.
1.2 ఫ్లో గైడ్ ట్యూబ్లో అప్లికేషన్ మరియు పరిశోధన పురోగతి
గైడ్ సిలిండర్ క్రూసిబుల్ పైన అమర్చబడి ఉంటుంది (పటం 1లో చూపిన విధంగా). క్రిస్టల్ పుల్లింగ్ ప్రక్రియలో, లోపల మరియు బయటి క్షేత్రం మధ్య ఉష్ణోగ్రత వ్యత్యాసం ఎక్కువగా ఉంటుంది, ముఖ్యంగా అడుగు భాగం కరిగిన సిలికాన్ పదార్థానికి అత్యంత దగ్గరగా ఉండటం వల్ల, ఉష్ణోగ్రత అత్యధికంగా ఉంటుంది మరియు సిలికాన్ ఆవిరి వలన కలిగే క్షయం అత్యంత తీవ్రంగా ఉంటుంది.
పరిశోధకులు గైడ్ ట్యూబ్ యాంటీ-ఆక్సీకరణ పూత మరియు తయారీ పద్ధతి కోసం ఒక సరళమైన ప్రక్రియను మరియు మంచి ఆక్సీకరణ నిరోధకతను కనుగొన్నారు. మొదట, గైడ్ ట్యూబ్ యొక్క మాతృకపై సిలికాన్ కార్బైడ్ విస్కర్ పొరను ఇన్-సిటు పద్ధతిలో పెంచారు, ఆపై దట్టమైన సిలికాన్ కార్బైడ్ బయటి పొరను తయారు చేశారు, తద్వారా మాతృక మరియు దట్టమైన సిలికాన్ కార్బైడ్ ఉపరితల పొర మధ్య SiCw పరివర్తన పొర ఏర్పడింది, ఇది పటం 3లో చూపబడింది. దీని ఉష్ణ వ్యాకోచ గుణకం మాతృక మరియు సిలికాన్ కార్బైడ్ మధ్య సమానంగా ఉంటుంది. ఇది ఉష్ణ వ్యాకోచ గుణకం యొక్క అసమతుల్యత వల్ల కలిగే ఉష్ణ ఒత్తిడిని సమర్థవంతంగా తగ్గించగలదు.
విశ్లేషణ ప్రకారం, SiCw పరిమాణం పెరిగే కొద్దీ, పూతలోని పగుళ్ల పరిమాణం మరియు సంఖ్య తగ్గుతాయి. 1100 ℃ గాలిలో 10 గంటల ఆక్సీకరణ తర్వాత, పూత నమూనా యొక్క బరువు తగ్గుదల రేటు కేవలం 0.87%~8.87% మాత్రమే ఉంటుంది, మరియు సిలికాన్ కార్బైడ్ పూత యొక్క ఆక్సీకరణ నిరోధకత మరియు ఉష్ణఘాత నిరోధకత బాగా మెరుగుపడతాయి. మొత్తం తయారీ ప్రక్రియ రసాయన ఆవిరి నిక్షేపణ ద్వారా నిరంతరాయంగా పూర్తవుతుంది, సిలికాన్ కార్బైడ్ పూత తయారీ బాగా సరళీకృతం అవుతుంది, మరియు మొత్తం నాజిల్ యొక్క సమగ్ర పనితీరు బలోపేతం అవుతుంది.
పరిశోధకులు జోహర్ మోనోక్రిస్టల్ సిలికాన్ కోసం గ్రాఫైట్ గైడ్ ట్యూబ్ యొక్క మాతృకను బలోపేతం చేయడానికి మరియు ఉపరితల పూత వేయడానికి ఒక పద్ధతిని ప్రతిపాదించారు. పొందిన సిలికాన్ కార్బైడ్ స్లర్రీని బ్రష్ కోటింగ్ లేదా స్ప్రే కోటింగ్ పద్ధతి ద్వారా గ్రాఫైట్ గైడ్ ట్యూబ్ ఉపరితలంపై 30~50 μm పూత మందంతో ఏకరీతిగా పూశారు, ఆపై ఇన్-సిటు చర్య కోసం అధిక ఉష్ణోగ్రత కొలిమిలో ఉంచారు, చర్య ఉష్ణోగ్రత 1850~2300 ℃, మరియు ఉష్ణ సంరక్షణ 2~6 గంటలు. SiC బయటి పొరను 24 అంగుళాల (60.96 సెం.మీ.) సింగిల్ క్రిస్టల్ గ్రోత్ కొలిమిలో ఉపయోగించవచ్చు, మరియు వినియోగ ఉష్ణోగ్రత 1500 ℃, మరియు 1500 గంటల తర్వాత గ్రాఫైట్ గైడ్ సిలిండర్ ఉపరితలంపై పగుళ్లు మరియు పొడి రాలడం లేదని కనుగొనబడింది.
1.3 ఇన్సులేషన్ సిలిండర్లో అప్లికేషన్ మరియు పరిశోధన పురోగతి
మోనోక్రిస్టలైన్ సిలికాన్ థర్మల్ ఫీల్డ్ సిస్టమ్లోని కీలక భాగాలలో ఒకటైన ఇన్సులేషన్ సిలిండర్, ప్రధానంగా ఉష్ణ నష్టాన్ని తగ్గించడానికి మరియు థర్మల్ ఫీల్డ్ వాతావరణం యొక్క ఉష్ణోగ్రతా ప్రవణతను నియంత్రించడానికి ఉపయోగపడుతుంది. సింగిల్ క్రిస్టల్ ఫర్నేస్ యొక్క లోపలి గోడ ఇన్సులేషన్ పొరకు సహాయక భాగంగా, సిలికాన్ ఆవిరి క్షయం వలన స్లాగ్ రాలడం మరియు ఉత్పత్తి పగుళ్లు ఏర్పడటం జరుగుతుంది, ఇది చివరికి ఉత్పత్తి వైఫల్యానికి దారితీస్తుంది.
C/C-sic మిశ్రమ ఇన్సులేషన్ ట్యూబ్ యొక్క సిలికాన్ ఆవిరి తుప్పు నిరోధకతను మరింత మెరుగుపరచడానికి, పరిశోధకులు తయారుచేసిన C/C-sic మిశ్రమ ఇన్సులేషన్ ట్యూబ్ ఉత్పత్తులను రసాయన ఆవిరి చర్య కొలిమిలో ఉంచి, రసాయన ఆవిరి నిక్షేపణ ప్రక్రియ ద్వారా వాటి ఉపరితలంపై దట్టమైన సిలికాన్ కార్బైడ్ పూతను సిద్ధం చేశారు. ఫలితాలు ఏమి చూపిస్తున్నాయంటే, ఈ ప్రక్రియ సిలికాన్ ఆవిరి ద్వారా C/C-sic మిశ్రమం యొక్క కోర్పై ఉన్న కార్బన్ ఫైబర్ తుప్పు పట్టడాన్ని సమర్థవంతంగా నిరోధించగలదు, మరియు కార్బన్/కార్బన్ మిశ్రమంతో పోలిస్తే సిలికాన్ ఆవిరి తుప్పు నిరోధకత 5 నుండి 10 రెట్లు పెరిగింది, అలాగే ఇన్సులేషన్ సిలిండర్ యొక్క సేవా జీవితం మరియు ఉష్ణ క్షేత్ర పర్యావరణ భద్రత బాగా మెరుగుపడ్డాయి.
2. ముగింపు మరియు భవిష్యత్ అంచనాలు
సిలికాన్ కార్బైడ్ పూతఅధిక ఉష్ణోగ్రత వద్ద దాని అద్భుతమైన ఆక్సీకరణ నిరోధకత కారణంగా కార్బన్/కార్బన్ థర్మల్ ఫీల్డ్ మెటీరియల్స్లో ఇది మరింత విస్తృతంగా ఉపయోగించబడుతోంది. మోనోక్రిస్టలైన్ సిలికాన్ ఉత్పత్తిలో ఉపయోగించే కార్బన్/కార్బన్ థర్మల్ ఫీల్డ్ మెటీరియల్స్ పరిమాణం పెరుగుతున్నందున, థర్మల్ ఫీల్డ్ మెటీరియల్స్ ఉపరితలంపై సిలికాన్ కార్బైడ్ పూత యొక్క ఏకరూపతను ఎలా మెరుగుపరచాలి మరియు కార్బన్/కార్బన్ థర్మల్ ఫీల్డ్ మెటీరియల్స్ యొక్క సేవా జీవితాన్ని ఎలా పెంచాలి అనేది పరిష్కరించాల్సిన అత్యవసర సమస్యగా మారింది.
మరోవైపు, మోనోక్రిస్టలైన్ సిలికాన్ పరిశ్రమ అభివృద్ధి చెందడంతో, అధిక స్వచ్ఛత గల కార్బన్/కార్బన్ థర్మల్ ఫీల్డ్ పదార్థాలకు డిమాండ్ కూడా పెరుగుతోంది, మరియు చర్య సమయంలో అంతర్గత కార్బన్ ఫైబర్లపై SiC నానోఫైబర్లు కూడా వృద్ధి చెందుతున్నాయి. ప్రయోగాల ద్వారా తయారు చేయబడిన C/C-ZRC మరియు C/C-sic ZrC కాంపోజిట్ల యొక్క ద్రవ్యరాశి అబ్లేషన్ మరియు రేఖీయ అబ్లేషన్ రేట్లు వరుసగా -0.32 mg/s మరియు 2.57 μm/s. C/C-sic-ZrC కాంపోజిట్ల యొక్క ద్రవ్యరాశి మరియు రేఖీయ అబ్లేషన్ రేట్లు వరుసగా -0.24 mg/s మరియు 1.66 μm/s. SiC నానోఫైబర్లతో కూడిన C/C-ZRC కాంపోజిట్లు మెరుగైన అబ్లేటివ్ లక్షణాలను కలిగి ఉన్నాయి. తరువాత, SiC నానోఫైబర్ల వృద్ధిపై వివిధ కార్బన్ వనరుల ప్రభావాలు మరియు C/C-ZRC కాంపోజిట్ల అబ్లేటివ్ లక్షణాలను SiC నానోఫైబర్లు బలోపేతం చేసే విధానం అధ్యయనం చేయబడుతుంది.
రసాయన ఆవిరి ప్రసరణ ప్రక్రియ మరియు ఇన్-సిటు చర్య ద్వారా ఒక మిశ్రమ పూత గల కార్బన్/కార్బన్ మిశ్రమ మూసను తయారు చేశారు. ఈ మిశ్రమ పూతలో సిలికాన్ కార్బైడ్ పూత (100~300μm), సిలికాన్ పూత (10~20μm) మరియు సిలికాన్ నైట్రైడ్ పూత (50~100μm) ఉన్నాయి. ఇవి కార్బన్/కార్బన్ మిశ్రమ మూస యొక్క లోపలి ఉపరితలంపై సిలికాన్ ఆవిరి వల్ల కలిగే తుప్పును సమర్థవంతంగా నిరోధించగలవు. ఉత్పత్తి ప్రక్రియలో, ఈ మిశ్రమ పూత గల కార్బన్/కార్బన్ మిశ్రమ మూస యొక్క నష్టం ప్రతి కొలిమికి 0.04 మి.మీ.గా ఉంటుంది మరియు దీని సేవా జీవితకాలం 180 కొలిమిల సార్లు వరకు ఉంటుంది.
పోస్ట్ చేసిన సమయం: ఫిబ్రవరి-22-2024