SIC жабыны көміртегі киізінің тотығу кедергісін қалай жақсартады?

Көміртекті киізТөмен жылу өткізгіштік, ұсақ-түйек жылу және жоғары температуралы жылу тұрақтылығы өте жақсы қасиеттерге ие. Ол көбінесе вакуумда немесе қорғаныс атмосферасында термиялық оқшаулағыш зат ретінде қолданылады және жартылай өткізгіш өрісте кеңінен қолданылады. Алайда, температурасы 450 ℃-ден жоғары, көміртекті киізден тез тотығады, нәтижесінде материал тез бұзылады. Жартылай өткізгіштердің өңдеу ортасы көбінесе 450 ° C-тан жоғары, сондықтан көміртегі киізінің тотығу кедергісін жақсарту үшін өте маңызды.

Неліктен таңдауSic жабыны?

Беттік жабын - көміртек талшықтарына арналған антиоксидацияның мінсіз әдісі. Тотациялық жабындарға металл жабындылары, керамикалық жабындар, шыны жабындар, керамикалық жабындар және т.б. кіреді. Егер SIC жоғары температурада тотығып қойылған кезде, оның бетіне құрылған SiO2 жабындардағы жарықтар мен басқа ақауларды толтырады және басқа да ақауларды толтыра алады және O2 енуін бұғаттайды, оны көміртегі талшықты жабындарында жиі қолданылатын жабынға айналдырады.

Көміртекті киізге SIC жабын қалай орындау керек?

SIC жабыны көміртегі киіз көміртегі талшығында химиялық бумен тұндыру арқылы дайындалды. Ультрадыбыстық тазалаудан кейін дайындалған көміртегі киіз, біраз уақыт 100 ℃-де кептірілген. Көміртекті киізден 1100 ₸ вакуумдық түтік пешінде, ал H2 сұйылтпалы газ және H2 тасымалдаушы газ сияқты қыздырылды, ал H2-мен, жылытылатын трихлорометил калаксанасы реакция камерасына көпіршіктер әдісімен жасалды. Тұтыну принципі келесідей:

И₃Шоп (g) → SIC (S) + 3HCl (g)

Көміртекті киіздегі көміртегі жамылғысы қандай болып көрінеді?

Біз D8 Advance Xr ray Diffractompomer (XRD) SIC жабыны көміртегі киізінің фазалық құрамын талдау үшін қолдандық. SIC жабынының XRD спектрінен көміртегі киізден бастап, 1-суретте көрсетілгендей, үш айқын дифракциялық шыңдар, сәйкесінше, (111), (111), (111), (220), (220), (220), және ((220)) және 72 °, тиісінше. Көміртекті киіз бетіне құрылған жабыны β-SIC болып табылатындығын көруге болады.

1-сурет. SIC жабынының xrd спектрі көміртегі киізден

Біз Magellan 400 сканерленген электронды микроскопты (SEM) қолдандық, бұл көміртекті киіздің микроскопиялық морфологиясын, қаптауға дейін және кейін 2-суреттен көруге болатындай, түпнұсқа көміртегідегі көміртегі талшықтары қалыңдығы, хаотикалық түрде таратылған, көптеген бос орындармен және төмен тығыздығы бар (шамамен 0,14 г / см3). Көптеген бос орындардың және төмен тығыздықтың болуы көміртекті термиялық оқшаулағыш материал ретінде қолдануға болатындығының негізгі себептері болып табылады. Көміртекті талшықтардың бетінде көміртек талшықтарының бетіне талшықты ось бойымен, қаптама мен матрица арасындағы байланыс күшін жақсартуға көмектеседі. 

2 және 3-суреттерді салыстырудан бастап, көміртекті көміртегі талшықтары көміртегі талшықтары SIC жабындарымен жабылғанын көруге болады. SIC жабындары кішкене бөлшектермен мықтап жиналып, жабындар біркелкі және тығыз. Олар көміртекті талшықтар матрицасына, айқын пиллинг, жарықтар мен тесіктерсіз тығыз байланыстырылған, және матрицамен байланыстыруда айқын крекинг жоқ.

2-сурет Көміртекті киіздің морфологиясы және қаптау алдында жалғыз көміртегі талшықтары

3-сурет Көміртекті киіздің морфологиясы және қаптаудан кейін жалғыз көміртегі талшықтары

SIC жабынының көміртегі киінуіне тотығу кедергісі қалай көрінеді?

Біз кәдімгі көміртекті киіз және SIC жабыны көміртегі киізіндегі термогравметриялық талдауды (TG) өткіздік. Қыздыру ставкасы 10 ₸ / мин болды, ал ауа ағынының мөлшері 20 мл / мин болды. 4-сурет 4А-сурет көміртегі киізден жасалған TG қисық сызығы, ал 4В-сурет. Шамамен 790 ℃-де, үлгінің қалдық массасы 0 құрайды, бұл оның толығымен тотықтырылғанын білдіреді. 

4b суретте көрсетілгендей, көміртекті қапталған киізден жасалған үлгінің құрамында бөлме температурасынан 280 ₸ қарағанда бөлме көтерілген кезде жаппай жоғалту жоқ. 280-345 ℃-де, үлгі біртіндеп тотықтыра бастайды және тотығу жылдамдығы салыстырмалы түрде жылдам. 345-520 ℃-де тотығу прогресі баяулайды. Үлгі 760 ℃-де, үлгіні жаппай жоғалту максимумға жетеді, бұл шамамен 4% құрайды. 760-1200 ℃, температура көтерілген сайын, үлгінің массасы көбейе бастайды. Яғни, салмақтың пайдасы пайда болады. Себебі, көміртегі талшығындағы SIC SIO2-ден жоғары температурада тотығады. Бұл реакция - бұл салмақ бойынша реакция, ол үлгінің массасын арттырады.

4-ші суретті салыстыру 4B және 4B суретті салыстыру, 790 ℃-де, кәдімгі көміртекті киіз, кәдімгі көміртекті киіз толығымен тотықтырылған, ал SIC жабынының мөлшері көміртегі киізден жасалған үлгінің үлгісі шамамен 4% құрайды. Температура 1200 ℃-ге көтерілген кезде, SIC жабынының массасы көміртекті киізден де, SIO2-дің пайда болуына байланысты аздап артады, бұл SICE жабынының көмірқышқылшысының температуралық тотығу кедергісін едәуір жақсарта алады.

4-сурет. Көмірқышқылап киіз

ТаSic жабыныКөміртекті киізден бастап химиялық бумен тұндыру арқылы сәтті дайындалған, тұрақты таратылады, үздіксіз, тығыз жиналады және айқын тесіктері немесе жарықтары жоқ. SIC жабыны айқын олқылықтарсыз субстратқа тығыз байланыста. Онда антиоксидациялау қабілеті өте күшті.