1 Uglerod/uglerodli termal maydon materiallarida kremniy karbid qoplamasining qo'llanilishi va tadqiqot jarayoni
1.1 Qozon tayyorlashda qo'llanilishi va tadqiqot jarayoni
Mono kristalli termal maydonda,uglerod/uglerodli tigelasosan kremniy materialini tashish idishi sifatida ishlatiladi va u bilan aloqada bo'ladikvarts tigel, 2-rasmda ko'rsatilganidek. Uglerod/uglerodli tigelning ish harorati taxminan 1450 ℃ ni tashkil qiladi, bu qattiq kremniy (kremniy dioksidi) va kremniy bug'ining ikki tomonlama eroziyasiga uchraydi va nihoyat tigel yupqalashadi yoki halqa shaklida yorilib ketadi, natijada tigelning ishdan chiqishiga olib keladi.
Kompozit qoplamali uglerod/uglerod kompozit tigel kimyoviy bug' o'tkazuvchanlik jarayoni va joyida reaksiya orqali tayyorlandi. Kompozit qoplama kremniy karbid qoplamasi (100~300μm), kremniy qoplamasi (10~20μm) va kremniy nitrid qoplamasidan (50~100μm) iborat bo'lib, uglerod/uglerod kompozit tigelning ichki yuzasida kremniy bug'ining korroziyasini samarali ravishda inhibe qilishi mumkin. Ishlab chiqarish jarayonida kompozit qoplamali uglerod/uglerod kompozit tigelning yo'qotilishi har bir pech uchun 0,04 mm ni tashkil qiladi va xizmat muddati 180 pech vaqtiga yetishi mumkin.
Tadqiqotchilar ma'lum harorat sharoitida uglerod/uglerod kompozit tigel yuzasida bir xil kremniy karbid qoplamasini hosil qilish va tashuvchi gazni himoya qilish uchun kimyoviy reaksiya usulidan foydalangan holda, yuqori haroratli sinterlash pechida kremniy dioksidi va kremniy metallini xom ashyo sifatida ishlatganlar. Natijalar shuni ko'rsatadiki, yuqori haroratli ishlov berish nafaqat silikon qoplamaning sofligi va mustahkamligini yaxshilaydi, balki uglerod/uglerod kompozit yuzasining aşınmaya bardoshliligini ham sezilarli darajada yaxshilaydi va monokristalli kremniy pechidagi SiO2 bug'i va uchuvchan kislorod atomlari tomonidan tigel yuzasining korroziyasini oldini oladi. Tigelning xizmat qilish muddati silikon qoplamasiz tigelga nisbatan 20% ga oshadi.
1.2 Oqim yo'naltiruvchi naychada qo'llanilishi va tadqiqot jarayoni
Yo'naltiruvchi silindr tigel ustida joylashgan (1-rasmda ko'rsatilganidek). Kristallni tortish jarayonida maydon ichidagi va tashqarisidagi harorat farqi katta, ayniqsa pastki yuzasi eritilgan kremniy materialiga eng yaqin bo'ladi, harorat eng yuqori va kremniy bug'ining korroziyasi eng jiddiydir.
Tadqiqotchilar yo'naltiruvchi naychaning antioksidlanish qoplamasi va tayyorlash usulining oddiy jarayoni va yaxshi oksidlanishga chidamliligini ixtiro qilishdi. Birinchidan, yo'naltiruvchi naychaning matritsasida kremniy karbid mo'ylovi qatlami o'stirildi, so'ngra zich kremniy karbid tashqi qatlami tayyorlandi, natijada matritsa va zich kremniy karbid sirt qatlami o'rtasida SiCw o'tish qatlami hosil bo'ldi, bu 3-rasmda ko'rsatilgan. Issiqlik kengayish koeffitsienti matritsa va kremniy karbid o'rtasida edi. Bu issiqlik kengayish koeffitsientining nomuvofiqligidan kelib chiqadigan issiqlik stressini samarali ravishda kamaytirishi mumkin.
Tahlillar shuni ko'rsatadiki, SiCw miqdorining oshishi bilan qoplamadagi yoriqlar hajmi va soni kamayadi. 1100 ℃ havoda 10 soat oksidlangandan so'ng, qoplama namunasining vazn yo'qotish darajasi atigi 0,87% ~ 8,87% ni tashkil qiladi va kremniy karbid qoplamasining oksidlanishga chidamliligi va termal zarbaga chidamliligi sezilarli darajada yaxshilanadi. Butun tayyorlash jarayoni kimyoviy bug'larni cho'ktirish orqali doimiy ravishda yakunlanadi, kremniy karbid qoplamasini tayyorlash ancha soddalashtiriladi va butun nasadkaning keng qamrovli ishlashi kuchayadi.
Tadqiqotchilar Czohr monokristalli kremniy uchun grafit yo'naltiruvchi naychasining matritsasini mustahkamlash va sirtini qoplash usulini taklif qilishdi. Olingan kremniy karbid shlamasi grafit yo'naltiruvchi naychasining yuzasiga 30-50 mkm qoplama qalinligida cho'tka bilan qoplash yoki purkash usuli bilan bir tekis surtildi va keyin in-situ reaksiya uchun yuqori haroratli pechga joylashtirildi, reaksiya harorati 1850-2300 ℃ va issiqlikni saqlash 2-6 soatni tashkil etdi. SiC tashqi qatlami 24 dyuym (60,96 sm) monokristalli o'sish pechida ishlatilishi mumkin va foydalanish harorati 1500 ℃ bo'lib, 1500 soatdan keyin grafit yo'naltiruvchi silindrining yuzasida yorilish va kukun tushmasligi aniqlandi.
1.3 Izolyatsiya silindrida qo'llanilishi va tadqiqot jarayoni
Monokristalli kremniy termal maydon tizimining asosiy komponentlaridan biri sifatida izolyatsiya silindri asosan issiqlik yo'qotilishini kamaytirish va termal maydon muhitining harorat gradiyentini boshqarish uchun ishlatiladi. Monokristalli pechning ichki devor izolyatsiya qatlamining tayanch qismi sifatida kremniy bug'ining korroziyasi mahsulotning shlak tushishiga va yorilishiga olib keladi, bu esa oxir-oqibat mahsulotning ishdan chiqishiga olib keladi.
C/C-sic kompozit izolyatsiya trubasining kremniy bug'ining korroziyaga chidamliligini yanada oshirish maqsadida tadqiqotchilar tayyorlangan C/C-sic kompozit izolyatsiya trubkasi mahsulotlarini kimyoviy bug' reaksiya pechiga joylashtirdilar va kimyoviy bug' cho'ktirish jarayoni orqali C/C-sic kompozit izolyatsiya trubkasi mahsulotlari yuzasiga zich kremniy karbid qoplamasini tayyorladilar. Natijalar shuni ko'rsatadiki, bu jarayon kremniy bug'i bilan C/C-sic kompozitining yadrosidagi uglerod tolasining korroziyasini samarali ravishda inhibe qilishi mumkin va kremniy bug'ining korroziyaga chidamliligi uglerod/uglerod kompozitiga nisbatan 5 dan 10 baravargacha oshadi va izolyatsiya tsilindrining xizmat qilish muddati va issiqlik maydoni muhitining xavfsizligi sezilarli darajada yaxshilanadi.
2. Xulosa va istiqbol
Silikon karbid qoplamasiYuqori haroratda ajoyib oksidlanishga chidamliligi tufayli uglerod/uglerodli termal maydon materiallarida tobora keng qo'llanilmoqda. Monokristalli kremniy ishlab chiqarishda ishlatiladigan uglerod/uglerodli termal maydon materiallarining hajmi ortib borishi bilan, termal maydon materiallari yuzasida kremniy karbid qoplamasining bir xilligini qanday yaxshilash va uglerod/uglerodli termal maydon materiallarining xizmat muddatini yaxshilash dolzarb muammoga aylandi.
Boshqa tomondan, monokristalli kremniy sanoatining rivojlanishi bilan yuqori toza uglerod/uglerodli termal maydon materiallariga talab ham ortib bormoqda va reaksiya davomida ichki uglerod tolalarida SiC nanofiberlari ham yetishtirilmoqda. Tajribalar orqali tayyorlangan C/C-ZRC va C/C-sic ZrC kompozitlarining massa ablasyonu va chiziqli ablasyonu tezligi mos ravishda -0,32 mg/s va 2,57 μm/s ni tashkil qiladi. C/C-sic-ZrC kompozitlarining massa va chiziqli ablasyonu tezligi mos ravishda -0,24 mg/s va 1,66 μm/s ni tashkil qiladi. SiC nanofiberlari bo'lgan C/C-ZRC kompozitlari yaxshiroq ablasyonu xususiyatlariga ega. Keyinchalik, turli uglerod manbalarining SiC nanofiberlarining o'sishiga ta'siri va SiC nanofiberlarining C/C-ZRC kompozitlarining ablasyonu xususiyatlarini kuchaytirish mexanizmi o'rganiladi.
Kompozit qoplamali uglerod/uglerod kompozit tigel kimyoviy bug' o'tkazuvchanlik jarayoni va joyida reaksiya orqali tayyorlandi. Kompozit qoplama kremniy karbid qoplamasi (100~300μm), kremniy qoplamasi (10~20μm) va kremniy nitrid qoplamasidan (50~100μm) iborat bo'lib, uglerod/uglerod kompozit tigelning ichki yuzasida kremniy bug'ining korroziyasini samarali ravishda inhibe qilishi mumkin. Ishlab chiqarish jarayonida kompozit qoplamali uglerod/uglerod kompozit tigelning yo'qotilishi har bir pech uchun 0,04 mm ni tashkil qiladi va xizmat muddati 180 pech vaqtiga yetishi mumkin.
Nashr vaqti: 2024-yil 22-fevral