1 Aplikasyon at pag-unlad ng pananaliksik ng silicon carbide coating sa mga materyales sa carbon/carbon thermal field
1.1 Pag-unlad ng aplikasyon at pananaliksik sa paghahanda ng tunawan ng metal
Sa iisang kristal na thermal field, angtunawan ng karbon/karbonay pangunahing ginagamit bilang sisidlan para sa materyal na silicon at nakadikit sakwarts na tunawan, gaya ng ipinapakita sa Figure 2. Ang temperatura ng pagtatrabaho ng carbon/carbon crucible ay humigit-kumulang 1450℃, na sumasailalim sa dobleng pagguho ng solidong silicon (silicon dioxide) at silicon vapor, at sa huli, ang crucible ay nagiging manipis o may ring crack, na nagreresulta sa pagkasira ng crucible.
Isang composite coating carbon/carbon composite crucible ang inihanda sa pamamagitan ng proseso ng chemical vapor permeation at in-situ reaction. Ang composite coating ay binubuo ng silicon carbide coating (100~300μm), silicon coating (10~20μm) at silicon nitride coating (50~100μm), na maaaring epektibong pumigil sa kalawang ng silicon vapor sa panloob na ibabaw ng carbon/carbon composite crucible. Sa proseso ng produksyon, ang pagkawala ng composite coated carbon/carbon composite crucible ay 0.04 mm bawat furnace, at ang buhay ng serbisyo ay maaaring umabot ng 180 beses sa furnace.
Gumamit ang mga mananaliksik ng isang paraan ng reaksiyong kemikal upang makabuo ng isang pare-parehong silicon carbide coating sa ibabaw ng carbon/carbon composite crucible sa ilalim ng ilang partikular na kondisyon ng temperatura at proteksyon ng carrier gas, gamit ang silicon dioxide at silicon metal bilang mga hilaw na materyales sa isang high-temperature sintering furnace. Ipinapakita ng mga resulta na ang high temperature treatment ay hindi lamang nagpapabuti sa kadalisayan at lakas ng sic coating, kundi lubos din nitong pinapabuti ang wear resistance ng ibabaw ng carbon/carbon composite, at pinipigilan ang kalawang ng ibabaw ng crucible ng SiO vapor at volatile oxygen atoms sa monocrystal silicon furnace. Ang buhay ng serbisyo ng crucible ay tumataas ng 20% kumpara sa crucible na walang sic coating.
1.2 Pag-unlad ng aplikasyon at pananaliksik sa tubo ng gabay sa daloy
Ang gabay na silindro ay matatagpuan sa itaas ng tunawan (tulad ng ipinapakita sa Larawan 1). Sa proseso ng paghila ng kristal, malaki ang pagkakaiba ng temperatura sa pagitan ng loob at labas ng larangan, lalo na ang ilalim na ibabaw na pinakamalapit sa tinunaw na materyal na silikon, ang temperatura ay pinakamataas, at ang kalawang na dulot ng singaw ng silikon ang pinakamalala.
Nakaimbento ang mga mananaliksik ng isang simpleng proseso at mahusay na resistensya sa oksihenasyon ng patong na anti-oksihenasyon ng guide tube at paraan ng paghahanda. Una, isang patong ng silicon carbide whisker ang in-situ na itinanim sa matrix ng guide tube, at pagkatapos ay isang siksik na panlabas na patong ng silicon carbide ang inihanda, upang mabuo ang isang SiCw transition layer sa pagitan ng matrix at ng siksik na silicon carbide surface layer, tulad ng ipinapakita sa Figure 3. Ang coefficient ng thermal expansion ay nasa pagitan ng matrix at silicon carbide. Mabisa nitong mababawasan ang thermal stress na dulot ng hindi pagtutugma ng thermal expansion coefficient.
Ipinapakita ng pagsusuri na sa pagtaas ng nilalaman ng SiCw, ang laki at bilang ng mga bitak sa patong ay bumababa. Pagkatapos ng 10 oras na oksihenasyon sa 1100 ℃ na hangin, ang rate ng pagbaba ng timbang ng sample ng patong ay 0.87%~8.87% lamang, at ang resistensya sa oksihenasyon at resistensya sa thermal shock ng silicon carbide coating ay lubos na napabuti. Ang buong proseso ng paghahanda ay patuloy na kinukumpleto sa pamamagitan ng chemical vapor deposition, ang paghahanda ng silicon carbide coating ay lubos na pinapadali, at ang komprehensibong pagganap ng buong nozzle ay pinapalakas.
Nagpanukala ang mga mananaliksik ng isang paraan ng pagpapalakas ng matrix at pagpapatong ng ibabaw ng graphite guide tube para sa czohr monocrystal silicon. Ang nakuha na silicon carbide slurry ay pantay na pinahiran sa ibabaw ng graphite guide tube na may kapal ng patong na 30~50 μm sa pamamagitan ng brush coating o spray coating method, at pagkatapos ay inilagay sa isang high temperature furnace para sa in-situ reaction, ang temperatura ng reaksyon ay 1850~2300 ℃, at ang pagpapanatili ng init ay 2~6 oras. Ang panlabas na layer ng SiC ay maaaring gamitin sa isang 24 in (60.96 cm) single crystal growth furnace, at ang temperatura ng paggamit ay 1500 ℃, at natuklasang walang pagbibitak at pagbagsak ng pulbos sa ibabaw ng graphite guide cylinder pagkatapos ng 1500 oras.
1.3 Pag-unlad ng aplikasyon at pananaliksik sa silindro ng pagkakabukod
Bilang isa sa mga pangunahing bahagi ng monocrystalline silicon thermal field system, ang insulation cylinder ay pangunahing ginagamit upang mabawasan ang pagkawala ng init at kontrolin ang gradient ng temperatura ng thermal field environment. Bilang sumusuportang bahagi ng inner wall insulation layer ng single crystal furnace, ang silicon vapor corrosion ay humahantong sa pagbagsak at pagbitak ng slag ng produkto, na kalaunan ay humahantong sa pagkabigo ng produkto.
Upang higit pang mapahusay ang resistensya sa kaagnasan ng silicon vapor ng C/C-sic composite insulation tube, inilagay ng mga mananaliksik ang mga inihandang produktong C/C-sic composite insulation tube sa chemical vapor reaction furnace, at inihanda ang siksik na silicon carbide coating sa ibabaw ng mga produktong C/C-sic composite insulation tube sa pamamagitan ng proseso ng chemical vapor deposition. Ipinapakita ng mga resulta na, ang prosesong ito ay maaaring epektibong pumigil sa kaagnasan ng carbon fiber sa core ng C/C-sic composite ng silicon vapor, at ang resistensya sa kaagnasan ng silicon vapor ay tumataas ng 5 hanggang 10 beses kumpara sa carbon/carbon composite, at ang buhay ng serbisyo ng insulation cylinder at ang kaligtasan ng thermal field environment ay lubos na napabuti.
2. Konklusyon at inaasahan
Patong na silikon karbidaay lalong ginagamit sa mga materyales na carbon/carbon thermal field dahil sa mahusay nitong resistensya sa oksihenasyon sa mataas na temperatura. Dahil sa lumalaking laki ng mga materyales na carbon/carbon thermal field na ginagamit sa produksyon ng monocrystalline silicon, kung paano mapapabuti ang pagkakapareho ng silicon carbide coating sa ibabaw ng mga materyales na thermal field at mapahusay ang buhay ng serbisyo ng mga materyales na carbon/carbon thermal field ay naging isang agarang problema na kailangang lutasin.
Sa kabilang banda, kasabay ng pag-unlad ng industriya ng monocrystalline silicon, tumataas din ang demand para sa mga high-purity carbon/carbon thermal field materials, at ang mga SiC nanofibers ay pinatubo rin sa mga internal carbon fibers habang nagaganap ang reaksyon. Ang mass ablation at linear ablation rates ng C/C-ZRC at C/C-sic ZrC composites na inihanda sa pamamagitan ng mga eksperimento ay -0.32 mg/s at 2.57 μm/s, ayon sa pagkakabanggit. Ang mass at line ablation rates ng C/C-sic-ZrC composites ay -0.24 mg/s at 1.66 μm/s, ayon sa pagkakabanggit. Ang mga C/C-ZRC composites na may SiC nanofibers ay may mas mahusay na ablative properties. Kalaunan, pag-aaralan ang mga epekto ng iba't ibang carbon sources sa paglaki ng SiC nanofibers at ang mekanismo ng SiC nanofibers na nagpapatibay sa ablative properties ng C/C-ZRC composites.
Isang composite coating carbon/carbon composite crucible ang inihanda sa pamamagitan ng proseso ng chemical vapor permeation at in-situ reaction. Ang composite coating ay binubuo ng silicon carbide coating (100~300μm), silicon coating (10~20μm) at silicon nitride coating (50~100μm), na maaaring epektibong pumigil sa kalawang ng silicon vapor sa panloob na ibabaw ng carbon/carbon composite crucible. Sa proseso ng produksyon, ang pagkawala ng composite coated carbon/carbon composite crucible ay 0.04 mm bawat furnace, at ang buhay ng serbisyo ay maaaring umabot ng 180 beses sa furnace.
Oras ng pag-post: Pebrero 22, 2024