مونوكرىستاللىق كرېمنىي-2 ئۈچۈن كاربون/كاربون ئىسسىقلىق مەيدانى ماتېرىياللىرىدا SiC قاپلىمىسىنىڭ قوللىنىلىشى ۋە تەتقىقات ئىلگىرىلىشى

1 كاربون/كاربون ئىسسىقلىق مەيدانى ماتېرىياللىرىدا كرېمنىي كاربىد قاپلىمىسىنىڭ قوللىنىلىشى ۋە تەتقىقات ئىلگىرىلىشى

1.1 قېپىق تەييارلاشتىكى قوللىنىش ۋە تەتقىقات ئىلگىرىلىشى

يەككە كىرىستاللىق تېرماللىق مەيدانىدا،كاربون/كاربون تېشىئاساسلىقى كرېمنىي ماتېرىياللىرىنى توشۇش قاچىسى سۈپىتىدە ئىشلىتىلىدۇ ۋە ئۇلار بىلەن ئالاقىلىشىدۇ.كۋارتس تىرېلكىسى، 2-رەسىمدە كۆرسىتىلگەندەك. كاربون/كاربون تېشىنىڭ خىزمەت تېمپېراتۇرىسى تەخمىنەن 1450℃ بولۇپ، قاتتىق كرېمنىي (كرېمنىي دىئوكسىد) ۋە كرېمنىي پارىنىڭ قوش ئېروزىيەسىگە ئۇچرايدۇ، ئاخىرىدا تېشى نېپىزلىشىپ قالىدۇ ياكى ھالقىسىمان يېرىلىپ كېتىدۇ، نەتىجىدە تېشىنىڭ بۇزۇلۇشى كېلىپ چىقىدۇ.

بىرىكمە قاپلاش كاربون/كاربون بىرىكمە تىگال خىمىيىلىك پار ئۆتكۈزۈش جەريانى ۋە ئورنىدا رېئاكسىيە قىلىش ئارقىلىق تەييارلاندى. بىرىكمە قاپلاش كرېمنىي كاربىد قاپلاش (100 ~ 300μm)، كرېمنىي قاپلاش (10 ~ 20μm) ۋە كرېمنىي نىترىد قاپلاش (50 ~ 100μm) دىن تەركىب تاپقان بولۇپ، كاربون/كاربون بىرىكمە تىگالنىڭ ئىچكى يۈزىدىكى كرېمنىي پارىنىڭ چىرىشىنى ئۈنۈملۈك توسالايدۇ. ئىشلەپچىقىرىش جەريانىدا، بىرىكمە قاپلاش كاربون/كاربون بىرىكمە تىگالنىڭ يوقىلىشى ھەر بىر ئوچاقتا 0.04 مىللىمېتىر بولۇپ، ئىشلىتىش ئۆمرى 180 ئوچاققا يېتىدۇ.

تەتقىقاتچىلار يۇقىرى تېمپېراتۇرىلىق پىچاقتا كرېمنىي دىئوكسىد ۋە كرېمنىي مېتالنى خام ئەشيا قىلىپ، بەلگىلىك تېمپېراتۇرا شارائىتىدا كاربون/كاربون بىرىكمىسىنىڭ يۈزىدە بىردەك كرېمنىي كاربىد قاپلىمىسىنى ھاسىل قىلىش ۋە توشۇغۇچى گازنى قوغداش ئۈچۈن خىمىيىلىك رېئاكسىيە ئۇسۇلىدىن پايدىلاندى. نەتىجىلەر شۇنى كۆرسىتىپ بېرىدۇكى، يۇقىرى تېمپېراتۇرىلىق بىر تەرەپ قىلىش پەقەت سىك قاپلىمىنىڭ ساپلىقى ۋە كۈچىنى ياخشىلاپلا قالماي، يەنە كاربون/كاربون بىرىكمىسىنىڭ يۈزىنىڭ ئۇپراشقا چىدامچانلىقىنى زور دەرىجىدە ياخشىلايدۇ ھەمدە مونوكرىستاللىق كرېمنىي پىچاقتىكى SiO2 پار ۋە ئۇچۇچان ئوكسىگېن ئاتوملىرىنىڭ پىچاق يۈزىنىڭ چىرىشىنىڭ ئالدىنى ئالىدۇ. پىچاقنىڭ ئىشلىتىش ئۆمرى سىك قاپلىمىسىز پىچاققا سېلىشتۇرغاندا %20 ئۇزارغان.

1.2 ئېقىم يېتەكلەش تۇرۇبىسىدىكى قوللىنىش ۋە تەتقىقات ئىلگىرىلىشى

يېتەكلىگۈچ سىلىندىر تىگالنىڭ ئۈستىدە (1-رەسىمدە كۆرسىتىلگەندەك) ئورۇنلاشتۇرۇلغان. كىرىستال تارتىش جەريانىدا، ئىچكى ۋە تاشقى تېمپېراتۇرا پەرقى چوڭ بولىدۇ، بولۇپمۇ ئاستى يۈزى ئېرىگەن كرېمنىي ماتېرىيالىغا ئەڭ يېقىن بولىدۇ، تېمپېراتۇرا ئەڭ يۇقىرى بولىدۇ، كرېمنىي پارىنىڭ چىرىشى ئەڭ ئېغىر بولىدۇ.

تەتقىقاتچىلار يېتەكلىگۈچ تۇرۇبىنىڭ ئوكسىدلىنىشقا قارشى تۇرۇش قاپلىمىسىنىڭ ئاددىي ۋە ياخشى ئوكسىدلىنىشقا چىداملىق بىر ئۇسۇلىنى ئىجاد قىلدى. ئالدى بىلەن، يېتەكلىگۈچ تۇرۇبىنىڭ ماترىتسىسىغا بىر قەۋەت كرېمنىي كاربىد مۈڭگۈزى ئۆستۈرۈلدى، ئاندىن زىچ كرېمنىي كاربىد سىرتقى قەۋىتى تەييارلاندى، شۇڭا 3-رەسىمدە كۆرسىتىلگەندەك، ماترىتسا بىلەن زىچ كرېمنىي كاربىد يۈزە قەۋىتى ئوتتۇرىسىدا SiCw ئۆتكۈنچى قەۋىتى ھاسىل قىلىندى. ئىسسىقلىق كېڭىيىش كوئېففىتسېنتى ماترىتسا بىلەن كرېمنىي كاربىد ئوتتۇرىسىدا بولدى. ئۇ ئىسسىقلىق كېڭىيىش كوئېففىتسېنتىنىڭ ماس كەلمەسلىكىدىن كېلىپ چىققان ئىسسىقلىق بېسىمىنى ئۈنۈملۈك ئازايتالايدۇ.

تەھلىل نەتىجىسىدە، SiCw مىقدارىنىڭ ئېشىشىغا ئەگىشىپ، قاپلامدىكى يېرىقلارنىڭ چوڭ-كىچىكلىكى ۋە سانى ئازىيىدىغانلىقى كۆرسىتىلدى. 1100 ℃ ھاۋادا 10 سائەت ئوكسىدلانغاندىن كېيىن، قاپلام ئەۋرىشكىسىنىڭ ئېغىرلىق يوقىتىش نىسبىتى پەقەت %0.87 ~ %8.87 بولۇپ، كرېمنىي كاربىد قاپلامىنىڭ ئوكسىدلىنىشقا قارشى تۇرۇش كۈچى ۋە ئىسسىقلىق سوقۇلۇشىغا قارشى تۇرۇش كۈچى زور دەرىجىدە ياخشىلاندى. پۈتۈن تەييارلاش جەريانى ئۈزلۈكسىز خىمىيىلىك پارغا چۆكۈش ئارقىلىق تاماملىنىدۇ، كرېمنىي كاربىد قاپلامىنى تەييارلاش زور دەرىجىدە ئاددىيلاشتۇرۇلىدۇ ۋە پۈتۈن ئېغىزنىڭ ئومۇميۈزلۈك ئىقتىدارى كۈچەيتىلىدۇ.

تەتقىقاتچىلار czohr مونوكرىستاللىق كرېمنىي ئۈچۈن گرافىت يېتەكلىگۈچ تۇرۇبىسىنىڭ ماترىسسىنى كۈچەيتىش ۋە يۈزىنى قاپلاش ئۇسۇلىنى ئوتتۇرىغا قويدى. ئېرىشكەن كرېمنىي كاربىد سۇيۇقلۇقى گرافىت يېتەكلىگۈچ تۇرۇبىسىنىڭ يۈزىگە 30 ~ 50 μm قېلىنلىقتىكى قاپلاش قەۋىتى بىلەن چوتكا قاپلاش ياكى پۈركۈش قاپلاش ئۇسۇلى ئارقىلىق تەكشى قاپلاندى، ئاندىن يۇقىرى تېمپېراتۇرىلىق ئوچاققا قويۇلۇپ، ئورنىدا رېئاكسىيە قىلىندى، رېئاكسىيە تېمپېراتۇرىسى 1850 ~ 2300 ℃، ئىسسىقلىقنى ساقلاش ۋاقتى 2 ~ 6 سائەت بولدى. SiC سىرتقى قەۋىتى 24 دۇيىم (60.96 cm) يەككە كرىستاللىق ئۆستۈرۈش ئوچىقىدا ئىشلىتىشكە بولىدۇ، ئىشلىتىش تېمپېراتۇرىسى 1500 ℃، ھەمدە 1500 سائەتتىن كېيىن گرافىت يېتەكلىگۈچ سىلىندىرىنىڭ يۈزىدە يېرىلىش ۋە چۈشۈش پاراشوكى يوقلۇقى بايقالدى.

1.3 ئىزولياتسىيە سىلىندىرىنىڭ قوللىنىلىشى ۋە تەتقىقات ئىلگىرىلىشى

مونوكرىستاللىق كرېمنىي ئىسسىقلىق مەيدانى سىستېمىسىنىڭ مۇھىم تەركىبلىرىنىڭ بىرى بولۇش سۈپىتى بىلەن، ئىزولياتسىيە سىلىندىرى ئاساسلىقى ئىسسىقلىق يوقىتىشنى ئازايتىش ۋە ئىسسىقلىق مەيدانى مۇھىتىنىڭ تېمپېراتۇرا گرادىيېنتىنى كونترول قىلىش ئۈچۈن ئىشلىتىلىدۇ. يەككە كرىستاللىق ئوچاقنىڭ ئىچكى تام ئىزولياتسىيە قەۋىتىنىڭ تىرەش قىسمى بولۇش سۈپىتى بىلەن، كرېمنىي پارىنىڭ چىرىشى مەھسۇلاتنىڭ شىلاك چۈشۈشى ۋە يېرىلىشىنى كەلتۈرۈپ چىقىرىدۇ، بۇ ئاخىرىدا مەھسۇلاتنىڭ بۇزۇلۇشىنى كەلتۈرۈپ چىقىرىدۇ.

C/C-sic بىرىكمە ئىزولياتسىيە تۇرۇبىسىنىڭ كرېمنىي پارىنىڭ چىرىشكە چىدامچانلىقىنى تېخىمۇ ئاشۇرۇش ئۈچۈن، تەتقىقاتچىلار تەييارلانغان C/C-sic بىرىكمە ئىزولياتسىيە تۇرۇبىسى مەھسۇلاتلىرىنى خىمىيىلىك پار رېئاكسىيە ئوچىقىغا سېلىپ، خىمىيىلىك پارغا چۆكتۈرۈش ئۇسۇلى ئارقىلىق C/C-sic بىرىكمە ئىزولياتسىيە تۇرۇبىسى مەھسۇلاتلىرىنىڭ يۈزىگە زىچ كرېمنىي كاربىد قەۋىتى تەييارلىدى. نەتىجىلەر شۇنى كۆرسىتىپ بېرىدۇكى، بۇ جەريان كرېمنىي پارى ئارقىلىق C/C-sic بىرىكمىسىنىڭ يادروسىدىكى كاربون تالاسىنىڭ چىرىشىنى ئۈنۈملۈك توسالايدۇ، كرېمنىي پارىنىڭ چىرىشكە چىدامچانلىقى كاربون/كاربون بىرىكمىسىگە قارىغاندا 5 ھەسسىدىن 10 ھەسسىگىچە ئاشىدۇ، ھەمدە ئىزولياتسىيە سىلىندىرىنىڭ ئىشلىتىش ئۆمرى ۋە ئىسسىقلىق مەيدانى مۇھىتىنىڭ بىخەتەرلىكى زور دەرىجىدە ياخشىلىنىدۇ.

2. خۇلاسە ۋە كەلگۈسىگە نەزەر

كرېمنىي كاربىد قاپلىمىيۇقىرى تېمپېراتۇرىدا ئوكسىدلىنىشقا قارشى تۇرۇش ئىقتىدارى يۇقىرى بولغاچقا، كاربون/كاربون ئىسسىقلىق مەيدانى ماتېرىياللىرىدا بارغانسېرى كەڭ قوللىنىلىۋاتىدۇ. مونوكرىستاللىق كرېمنىي ئىشلەپچىقىرىشتا ئىشلىتىلىدىغان كاربون/كاربون ئىسسىقلىق مەيدانى ماتېرىياللىرىنىڭ چوڭ-كىچىكلىكىنىڭ ئېشىشىغا ئەگىشىپ، ئىسسىقلىق مەيدانى ماتېرىياللىرىنىڭ يۈزىدىكى كرېمنىي كاربىد قاپلىمىسىنىڭ بىردەكلىكىنى قانداق ياخشىلاش ۋە كاربون/كاربون ئىسسىقلىق مەيدانى ماتېرىياللىرىنىڭ ئىشلىتىش ئۆمرىنى قانداق ياخشىلاش مەسىلىسى ھەل قىلىشقا تېگىشلىك جىددىي مەسىلىگە ئايلاندى.

يەنە بىر تەرەپتىن، مونوكرىستاللىق كرېمنىي سانائىتىنىڭ تەرەققىياتىغا ئەگىشىپ، يۇقىرى ساپلىقتىكى كاربون/كاربون ئىسسىقلىق مەيدانى ماتېرىياللىرىغا بولغان ئېھتىياجمۇ ئاشماقتا، ھەمدە SiC نانو تالالىرى رېئاكسىيە جەريانىدا ئىچكى كاربون تالالىرى ئۈستىدە ئۆستۈرۈلمەكتە. سىناق ئارقىلىق تەييارلانغان C/C-ZRC ۋە C/C-sic ZrC بىرىكمىلىرىنىڭ ماسسا ئابلاتسىيەسى ۋە سىزىقلىق ئابلاتسىيە سۈرئىتى ئايرىم-ئايرىم ھالدا -0.32 mg/s ۋە 2.57 μm/s. C/C-sic-ZrC بىرىكمىلىرىنىڭ ماسسا ۋە سىزىقلىق ئابلاتسىيە سۈرئىتى ئايرىم-ئايرىم ھالدا -0.24 mg/s ۋە 1.66 μm/s. SiC نانو تالالىرى قوشۇلغان C/C-ZRC بىرىكمىلىرىنىڭ ئابلاتسىيە خۇسۇسىيىتى ياخشىراق. كېيىن، ھەر خىل كاربون مەنبەلىرىنىڭ SiC نانو تالالىرىنىڭ ئۆسۈشىگە بولغان تەسىرى ۋە SiC نانو تالالىرىنىڭ C/C-ZRC بىرىكمىلىرىنىڭ ئابلاتسىيە خۇسۇسىيىتىنى كۈچەيتىش مېخانىزمى تەتقىق قىلىنىدۇ.

بىرىكمە قاپلاش كاربون/كاربون بىرىكمە تىگال خىمىيىلىك پار ئۆتكۈزۈش جەريانى ۋە ئورنىدا رېئاكسىيە قىلىش ئارقىلىق تەييارلاندى. بىرىكمە قاپلاش كرېمنىي كاربىد قاپلاش (100 ~ 300μm)، كرېمنىي قاپلاش (10 ~ 20μm) ۋە كرېمنىي نىترىد قاپلاش (50 ~ 100μm) دىن تەركىب تاپقان بولۇپ، كاربون/كاربون بىرىكمە تىگالنىڭ ئىچكى يۈزىدىكى كرېمنىي پارىنىڭ چىرىشىنى ئۈنۈملۈك توسالايدۇ. ئىشلەپچىقىرىش جەريانىدا، بىرىكمە قاپلاش كاربون/كاربون بىرىكمە تىگالنىڭ يوقىلىشى ھەر بىر ئوچاقتا 0.04 مىللىمېتىر بولۇپ، ئىشلىتىش ئۆمرى 180 ئوچاققا يېتىدۇ.