1 Uglerod / uglerodli termal maydon materiallarida silikon karbid qoplamasini qo'llash va tadqiq qilish jarayoni
1.1 Tigel tayyorlashda qo'llash va tadqiqotning borishi
Yagona kristalli termal maydondauglerod / uglerod tigelasosan kremniy materiallarini tashish uchun idish sifatida ishlatiladi va u bilan aloqa qiladikvarts tigel, 2-rasmda ko'rsatilganidek. Uglerod / uglerod tigelining ish harorati taxminan 1450 ℃ bo'lib, u qattiq kremniy (kremniy dioksidi) va kremniy bug'ining ikki marta eroziyasiga duchor bo'ladi va nihoyat tigel ingichka bo'ladi yoki halqa yorilishiga ega bo'ladi, natijada tigel ishdan chiqadi.
Kimyoviy bug 'o'tkazuvchanligi va in-situ reaktsiyasi orqali kompozit qoplamali uglerod / uglerodli kompozit tigel tayyorlandi. Kompozit qoplama kremniy karbid qoplamasi (100 ~ 300 mikron), kremniy qoplamasi (10 ~ 20 mikron) va silikon nitrid qoplamasidan (50 ~ 100 mikron) iborat bo'lib, u uglerod / uglerod kompozit tigelning ichki yuzasida silikon bug'ining korroziyasini samarali ravishda inhibe qilishi mumkin. Ishlab chiqarish jarayonida kompozit qoplamali uglerod / uglerodli kompozit tigelning yo'qolishi har bir o'choq uchun 0,04 mm ni tashkil qiladi va xizmat muddati 180 o'choq vaqtiga yetishi mumkin.
Tadqiqotchilar yuqori haroratli sinterlash pechida xom ashyo sifatida silikon dioksid va kremniy metallidan foydalangan holda, ma'lum harorat sharoitida va tashuvchi gazni himoya qilishda uglerod / uglerod kompozit tigel yuzasida bir xil kremniy karbid qoplamasini yaratish uchun kimyoviy reaksiya usulidan foydalanganlar. Natijalar shuni ko'rsatadiki, yuqori haroratli ishlov berish nafaqat sic qoplamasining tozaligi va mustahkamligini yaxshilaydi, balki uglerod / uglerod kompoziti yuzasining aşınma qarshiligini sezilarli darajada yaxshilaydi va monokristal kremniy pechida SiO bug 'va uchuvchi kislorod atomlari bilan tigel sirtining korroziyasini oldini oladi. Tigelning xizmat qilish muddati sic qoplamasi bo'lmagan tigelga nisbatan 20% ga oshadi.
1.2 Oqim yo'riqnomasi trubkasida qo'llash va tadqiqot taraqqiyoti
Yo'naltiruvchi tsilindr tigel ustida joylashgan (1-rasmda ko'rsatilganidek). Kristalni tortib olish jarayonida maydon ichidagi va tashqarisidagi harorat farqi katta, ayniqsa pastki sirt eritilgan kremniy moddasiga eng yaqin, harorat eng yuqori va silikon bug'lari bilan korroziya eng jiddiy hisoblanadi.
Tadqiqotchilar hidoyat naychasining oksidlanishga qarshi qoplamasi va tayyorlash usulining oddiy jarayoni va yaxshi oksidlanish qarshiligini ixtiro qildilar. Dastlab, hidoyat trubkasi matritsasida kremniy karbid mo'ylovi qatlami in-situ o'stirildi, so'ngra zich kremniy karbidli tashqi qatlam tayyorlanadi, shuning uchun matritsa va zich kremniy karbid sirt qatlami o'rtasida SiCw o'tish qatlami hosil bo'ldi, 3-rasmda ko'rsatilgandek. Bu termal kengayish koeffitsientining mos kelmasligi natijasida yuzaga keladigan termal stressni samarali ravishda kamaytirishi mumkin.
Tahlil shuni ko'rsatadiki, SiCw miqdori ortishi bilan qoplamadagi yoriqlar hajmi va soni kamayadi. 1100 ℃ havoda 10 soat oksidlanishdan so'ng, qoplama namunasining vazn yo'qotish darajasi faqat 0,87% ~ 8,87% ni tashkil qiladi va silikon karbid qoplamasining oksidlanish qarshiligi va termal zarba qarshiligi sezilarli darajada yaxshilanadi. Butun tayyorgarlik jarayoni kimyoviy bug 'birikishi bilan uzluksiz yakunlanadi, kremniy karbid qoplamasini tayyorlash juda soddalashtiriladi va butun nozulning keng qamrovli ishlashi mustahkamlanadi.
Tadqiqotchilar matritsani mustahkamlash va monokristal kremniy uchun grafit hidoyat trubasining sirtini qoplash usulini taklif qilishdi. Olingan kremniy karbid atala grafit hidoyat trubkasi yuzasiga cho'tka bilan qoplash yoki buzadigan amallar bilan qoplash usuli bilan 30 ~ 50 mkm qoplama qalinligi bilan bir xilda qoplandi va keyin in-situ reaktsiyasi uchun yuqori haroratli pechga qo'yildi, reaktsiya harorati 1850 ~ 2300 ℃ va issiqlik saqlanishi 26 soat edi. SiC tashqi qatlami 24 dyuymli (60,96 sm) bitta kristalli o'sish pechida ishlatilishi mumkin va foydalanish harorati 1500 ℃ bo'lib, 1500 soatdan keyin grafit hidoyat silindrining yuzasida yorilish va tushuvchi kukun yo'qligi aniqlandi.
1.3 Izolyatsiya tsilindrini qo'llash va tadqiqot ishlari
Monokristalli silikon termal maydon tizimining asosiy tarkibiy qismlaridan biri sifatida izolyatsiya tsilindri asosan issiqlik yo'qotilishini kamaytirish va termal maydon muhitining harorat gradientini nazorat qilish uchun ishlatiladi. Yagona kristalli pechning ichki devor izolyatsiyasi qatlamining qo'llab-quvvatlovchi qismi sifatida kremniy bug'ining korroziyasi shlak tushishiga va mahsulotning 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 uchun tadqiqotchilar tayyorlangan C / C-sic kompozit izolyatsiya trubkasi mahsulotlarini kimyoviy bug 'reaksiyasi pechiga qo'yishdi va C / C-sic kompozit izolyatsiyalash trubkasi mahsulotlari yuzasida zich kremniy karbid qoplamasi tayyorladilar. Natijalar shuni ko'rsatadiki, jarayon C/C-sic kompozitining yadrosida uglerod tolasining kremniy bug'lari bilan korroziyasini samarali ravishda inhibe qilishi mumkin va silikon bug'ining korroziyaga chidamliligi uglerod / uglerod kompozit bilan solishtirganda 5 dan 10 baravarga oshiriladi va izolyatsiya tsilindrining xizmat qilish muddati va issiqlik maydonining xavfsizligi sezilarli darajada yaxshilanadi.
2. Xulosa va istiqbol
Silikon karbid qoplamasiyuqori haroratda mukammal oksidlanish qarshiligi tufayli uglerod / uglerod termal maydon materiallarida tobora ko'proq foydalanilmoqda. Monokristalli kremniy ishlab chiqarishda qo'llaniladigan uglerod / uglerodli termal maydon materiallari hajmining oshishi bilan termal maydon materiallari yuzasida kremniy karbid qoplamasining bir xilligini yaxshilash va uglerod / uglerodli termal maydon materiallarining xizmat muddatini yaxshilash hal qilinishi kerak bo'lgan dolzarb muammoga aylandi.
Boshqa tomondan, monokristalli kremniy sanoatining rivojlanishi bilan yuqori toza uglerod / uglerodli termal maydon materiallariga bo'lgan talab ham ortib bormoqda va SiC nanofiberlari ham reaksiya davomida ichki uglerod tolalarida etishtiriladi. Tajribalar natijasida tayyorlangan C/ C-ZRC va C/ C-sic ZrC kompozitlarining massa ablasyonu va chiziqli ablasyon tezligi mos ravishda -0,32 mg/s va 2,57 mkm/s ni tashkil qiladi. C/ C-sic -ZrC kompozitlarining massa va chiziqli ablasyon tezligi mos ravishda -0,24mg/s va 1,66 mkm/s ni tashkil qiladi. SiC nanotolali C/C-ZRC kompozitlari yaxshiroq ablativ xususiyatlarga ega. Keyinchalik, turli xil uglerod manbalarining SiC nanotolalarining o'sishiga ta'siri va C/C-ZRC kompozitlarining ablativ xususiyatlarini mustahkamlovchi SiC nanotolalarining mexanizmi o'rganiladi.
Kimyoviy bug 'o'tkazuvchanligi va in-situ reaktsiyasi orqali kompozit qoplamali uglerod / uglerodli kompozit tigel tayyorlandi. Kompozit qoplama kremniy karbid qoplamasi (100 ~ 300 mikron), kremniy qoplamasi (10 ~ 20 mikron) va silikon nitrid qoplamasidan (50 ~ 100 mikron) iborat bo'lib, u uglerod / uglerod kompozit tigelning ichki yuzasida silikon bug'ining korroziyasini samarali ravishda inhibe qilishi mumkin. Ishlab chiqarish jarayonida kompozit qoplamali uglerod / uglerodli kompozit tigelning yo'qolishi har bir o'choq uchun 0,04 mm ni tashkil qiladi va xizmat muddati 180 o'choq vaqtiga yetishi mumkin.
Xabar vaqti: 22-fevral-2024