1 Татбиқ ва пешрафти таҳқиқоти рӯйпӯши карбидии кремний дар маводҳои майдони гармии карбон/карбон
1.1 Пешрафти татбиқ ва таҳқиқот дар тайёр кардани таги табақ
Дар майдони гармии монокристаллӣ,карбон/тахтаи карбонасосан ҳамчун зарфи интиқолдиҳанда барои маводи кремний истифода мешавад ва бо он дар тамос асткварси тигель, чунон ки дар расми 2 нишон дода шудааст. Ҳарорати кории кулчаи карбон/карбон тақрибан 1450℃ аст, ки ба эрозияи дукаратаи кремнийи сахт (диоксиди кремний) ва буғи кремний дучор мешавад ва дар ниҳоят кулча тунук мешавад ё ҳалқашакл мешавад, ки боиси вайрон шудани кулча мегардад.
Як пӯшиши композитӣ аз огил бо истифода аз карбон/карбон бо раванди гузариши буғи кимиёвӣ ва реаксияи in-situ омода карда шуд. Пӯшиши композитӣ аз пӯшиши карбидии кремний (100~300μm), пӯшиши силиконӣ (10~20μm) ва пӯшиши нитридии кремний (50~100μm) иборат буд, ки метавонад зангзании буғи кремнийро дар сатҳи дарунии огил бо истифода аз карбон/карбон бо истифода аз карбон муҷаҳҳаз боздорад. Дар раванди истеҳсолӣ, талафоти огил бо истифода аз карбон/карбон бо истифода аз карбон муҷаҳҳаз бо истифода аз карбон бо истифода аз карбон бо истифода аз карбон дар як кӯра 0,04 мм дар як кӯра аст ва мӯҳлати хизмати он метавонад ба 180 маротиба дар кӯра расад.
Муҳаққиқон бо истифода аз усули реаксияи кимиёвӣ дар сатҳи тигели композитӣ аз карбон/карбон дар шароити муайяни ҳарорат ва муҳофизати гази интиқолдиҳанда як қабати ягонаи карбиди кремнийро ба вуҷуд оварданд ва дар кӯраи синтеризатсияи баландҳарорат, диоксиди кремний ва металли кремнийро ҳамчун ашёи хом истифода бурданд. Натиҷаҳо нишон медиҳанд, ки коркарди баландҳарорат на танҳо покӣ ва мустаҳкамии қабати sic-ро беҳтар мекунад, балки муқовимати фарсудашавии сатҳи таркиби карбон/карбонро низ хеле беҳтар мекунад ва аз зангзании сатҳи тигели аз ҷониби буғи SiO2 ва атомҳои оксигени ноустувор дар кӯраи кремнийи монокристаллӣ пешгирӣ мекунад. Мӯҳлати хидмати тигели дар муқоиса бо тигели бе қабати sic 20% зиёд карда шудааст.
1.2 Пешрафти татбиқ ва таҳқиқот дар найчаи роҳнамои ҷараён
Силиндрии роҳнамо дар болои тигель ҷойгир аст (чунон ки дар расми 1 нишон дода шудааст). Дар раванди кашидани кристалл, фарқияти ҳарорат байни дарун ва беруни майдон калон аст, махсусан сатҳи поёнӣ ба маводи гудохташудаи кремний наздиктарин аст, ҳарорат баландтарин аст ва зангзании буғи кремний ҷиддитарин аст.
Муҳаққиқон раванди содда ва муқовимати хуби оксидшавии найчаи роҳнаморо бо рӯйпӯши зиддиоксидшавӣ ва усули тайёр кардан ихтироъ карданд. Аввал, як қабати мӯи карбиди кремний дар матритсаи найчаи роҳнамо парвариш карда шуд ва сипас як қабати берунии зичи карбиди кремний омода карда шуд, ки дар натиҷа як қабати гузариши SiCw байни матритса ва қабати сатҳии карбиди зичи кремний ташкил карда шуд, чунон ки дар расми 3 нишон дода шудааст. Коэффитсиенти васеъшавии гармӣ байни матритса ва карбиди кремний буд. Он метавонад фишори гармиро, ки аз номувофиқатии коэффитсиенти васеъшавии гармӣ ба вуҷуд меояд, самаранок коҳиш диҳад.
Таҳлил нишон медиҳад, ки бо афзоиши миқдори SiCw, андоза ва шумораи тарқишҳо дар рӯйпӯш кам мешаванд. Пас аз 10 соат оксидшавӣ дар ҳавои 1100 ℃, суръати аз даст додани вазни намунаи рӯйпӯш танҳо 0.87% ~ 8.87% аст ва муқовимати оксидшавӣ ва муқовимати зарбаи гармии рӯйпӯши карбиди кремний ба таври назаррас беҳтар мешавад. Тамоми раванди тайёркунӣ пайваста бо таҳшиншавии буғи кимиёвӣ анҷом дода мешавад, тайёр кардани рӯйпӯши карбиди кремний ба таври назаррас содда карда мешавад ва кори ҳамаҷонибаи тамоми сопло беҳтар мешавад.
Муҳаққиқон усули мустаҳкамкунии матритса ва пӯшонидани сатҳи найчаи роҳнамои графит барои кремнийи монокристаллии Czohr-ро пешниҳод карданд. Маҳлули карбидии кремнийи ҳосилшуда бо ғафсии пӯшиш бо 30-50 мкм бо пӯшонидани хасу ё пӯшонидани пошидан ба рӯи найчаи роҳнамои графит яксон пӯшонида шуд ва сипас барои реаксияи in-situ дар кӯраи ҳарорати баланд ҷойгир карда шуд, ҳарорати реаксия 1850-2300 ℃ ва нигоҳдории гармӣ 2-6 соат буд. Қабати берунии SiC-ро дар кӯраи афзоиши яккристаллии 24 дюйм (60.96 см) истифода бурдан мумкин аст ва ҳарорати истифода 1500 ℃ аст ва муайян карда шуд, ки пас аз 1500 соат дар сатҳи силиндри роҳнамои графит тарқиш ва афтидани хокаи рехтагӣ вуҷуд надорад.
1.3 Пешрафти татбиқ ва таҳқиқот дар силиндраи изолятсия
Ҳамчун яке аз ҷузъҳои калидии системаи майдони гармидиҳии кремнийи монокристаллӣ, силиндри изолятсия асосан барои кам кардани талафоти гармӣ ва назорати градиенти ҳарорати муҳити майдони гармӣ истифода мешавад. Ҳамчун қисми дастгирикунандаи қабати изолятсияи девори дарунии кӯраи яккристаллӣ, зангзании буғи кремний боиси афтидани шлак ва кафидан дар маҳсулот мегардад, ки дар ниҳоят ба вайроншавии маҳсулот оварда мерасонад.
Барои боз ҳам беҳтар кардани муқовимати зангзании буғи кремний дар найчаи изолятсияи композитии C/C-sic, муҳаққиқон маҳсулоти тайёршудаи найчаи изолятсияи композитии C/C-sic-ро ба кӯраи реаксияи буғии кимиёвӣ гузоштанд ва бо роҳи раванди ҷойгиркунии буғии кимиёвӣ, рӯйпӯши зичи карбиди кремнийро дар рӯи маҳсулоти найчаи изолятсияи композитии C/C-sic омода карданд. Натиҷаҳо нишон медиҳанд, ки ин раванд метавонад зангзании нахи карбонро дар ядрои композити C/C-sic бо буғи кремний самаранок боздорад ва муқовимати зангзании буғи кремний дар муқоиса бо композити карбон/карбон аз 5 то 10 маротиба зиёд карда мешавад ва мӯҳлати хизмати силиндри изолятсия ва бехатарии муҳити майдони гармӣ ба таври назаррас беҳтар карда мешавад.
2. Хулоса ва дурнамо
Пӯшиши карбидии силикондар маводҳои майдони гармии карбон/карбон бо сабаби муқовимати аълои оксидшавӣ дар ҳарорати баланд бештар ва бештар истифода мешавад. Бо афзоиши андозаи маводҳои майдони гармии карбон/карбон, ки дар истеҳсоли кремнийи монокристаллӣ истифода мешаванд, чӣ гуна беҳтар кардани якрангии рӯйпӯши карбидии кремний дар сатҳи маводҳои майдони гармӣ ва беҳтар кардани мӯҳлати хидматрасонии маводҳои майдони гармии карбон/карбон ба як масъалаи таъхирнопазир табдил ёфтааст, ки бояд ҳал карда шавад.
Аз тарафи дигар, бо рушди саноати кремнийи монокристаллӣ, талабот ба маводҳои майдони гармии карбон/карбонии тозагии баланд низ меафзояд ва нанонахҳои SiC низ ҳангоми реаксия дар нахҳои карбонии дохилӣ парвариш карда мешаванд. Суръати аблятсияи массавӣ ва аблятсияи хаттии композитҳои C/C-ZRC ва C/C-sic ZrC, ки бо таҷрибаҳо омода карда шудаанд, мутаносибан -0.32 мг/с ва 2.57 мкм/с мебошанд. Суръати аблятсияи массавӣ ва хаттии композитҳои C/C-sic-ZrC мутаносибан -0.24 мг/с ва 1.66 мкм/с мебошад. Композитҳои C/C-ZRC бо нанонахҳои SiC хосиятҳои беҳтари аблятивӣ доранд. Баъдтар, таъсири манбаъҳои гуногуни карбон ба афзоиши нанонахҳои SiC ва механизми нанонахҳои SiC, ки хосиятҳои аблятивии композитҳои C/C-ZRC-ро тақвият медиҳанд, омӯхта мешавад.
Як пӯшиши композитӣ аз огил бо истифода аз карбон/карбон бо раванди гузариши буғи кимиёвӣ ва реаксияи in-situ омода карда шуд. Пӯшиши композитӣ аз пӯшиши карбидии кремний (100~300μm), пӯшиши силиконӣ (10~20μm) ва пӯшиши нитридии кремний (50~100μm) иборат буд, ки метавонад зангзании буғи кремнийро дар сатҳи дарунии огил бо истифода аз карбон/карбон бо истифода аз карбон муҷаҳҳаз боздорад. Дар раванди истеҳсолӣ, талафоти огил бо истифода аз карбон/карбон бо истифода аз карбон муҷаҳҳаз бо истифода аз карбон бо истифода аз карбон бо истифода аз карбон дар як кӯра 0,04 мм дар як кӯра аст ва мӯҳлати хизмати он метавонад ба 180 маротиба дар кӯра расад.
Вақти нашр: 22 феврали соли 2024