Metoda przygotowania typowych części grafitowych pokrytych TaC

CZĘŚĆ/1
Metoda CVD (chemiczne osadzanie z fazy gazowej):
W temperaturze 900-2300℃ przy użyciu TaCl₅oraz CnHm jako źródła tantalu i węgla, H₂ jako atmosfera redukująca, Ar₂ jako gaz nośny, warstewka osadzania reakcyjnego. Przygotowana powłoka jest zwarta, jednolita i ma wysoką czystość. Jednakże istnieją pewne problemy, takie jak skomplikowany proces, wysoki koszt, trudna kontrola przepływu powietrza i niska wydajność osadzania.
CZĘŚĆ/2
Metoda spiekania zawiesiny:
Zawiesinę zawierającą źródło węgla, źródło tantalu, środek dyspergujący i spoiwo powleka się na graficie i po wysuszeniu spieka w wysokiej temperaturze. Przygotowana powłoka rośnie bez regularnej orientacji, ma niski koszt i nadaje się do produkcji na dużą skalę. Pozostaje zbadać, czy można uzyskać jednolitą i pełną powłokę na dużym graficie, wyeliminować defekty podłoża i zwiększyć siłę wiązania powłoki.
CZĘŚĆ/3
Metoda natryskiwania plazmowego:
Proszek TaC topi się za pomocą łuku plazmowego w wysokiej temperaturze, atomizuje w kropelki o wysokiej temperaturze za pomocą strumienia o dużej prędkości i natryskuje na powierzchnię materiału grafitowego. W warunkach bezpróżniowych łatwo jest utworzyć warstwę tlenku, a zużycie energii jest duże.

 

Rysunek . Taca waflowa po użyciu w urządzeniu MOCVD hodowanym epitaksjalnie GaN (Veeco P75). Ten po lewej stronie jest pokryty TaC, a ten po prawej stronie jest pokryty SiC.

Pokryty TaCczęści grafitowe wymagają rozwiązania

CZĘŚĆ/1
Siła wiązania:
Współczynnik rozszerzalności cieplnej i inne właściwości fizyczne TaC i materiałów węglowych są różne, siła wiązania powłoki jest niska, trudno jest uniknąć pęknięć, porów i naprężeń termicznych, a powłoka jest łatwa do odklejenia w rzeczywistej atmosferze zawierającej zgniliznę i wielokrotny proces wyrastania i chłodzenia.
CZĘŚĆ/2
Czystość:
Powłoka TaCmusi charakteryzować się bardzo wysoką czystością, aby uniknąć zanieczyszczeń i zanieczyszczeń w warunkach wysokiej temperatury, przy czym należy uzgodnić efektywne standardy zawartości i standardy charakterystyki wolnego węgla i zanieczyszczeń wewnętrznych na powierzchni i wewnątrz pełnej powłoki.
CZĘŚĆ/3
Stabilność:
Odporność na wysoką temperaturę i odporność na atmosferę chemiczną powyżej 2300 ℃ to najważniejsze wskaźniki sprawdzające stabilność powłoki. Otworki, pęknięcia, brakujące narożniki i granice ziaren o pojedynczej orientacji łatwo powodują przenikanie i wnikanie gazów korozyjnych w grafit, powodując uszkodzenie powłoki ochronnej.
CZĘŚĆ/4
Odporność na utlenianie:
TaC zaczyna się utleniać do Ta2O5, gdy przekracza 500 ℃, a szybkość utleniania gwałtownie wzrasta wraz ze wzrostem temperatury i stężenia tlenu. Utlenianie powierzchni rozpoczyna się od granic ziaren i małych ziaren i stopniowo tworzy kryształy kolumnowe i kryształy połamane, w wyniku czego powstaje duża liczba szczelin i dziur, a infiltracja tlenu nasila się aż do usunięcia powłoki. Powstała warstwa tlenku ma słabą przewodność cieplną i wygląd różnorodnych kolorów.
CZĘŚĆ/5
Jednorodność i szorstkość:
Nierównomierny rozkład powierzchni powłoki może prowadzić do miejscowej koncentracji naprężeń termicznych, zwiększając ryzyko pękania i odpryskiwania. Ponadto chropowatość powierzchni wpływa bezpośrednio na interakcję powłoki ze środowiskiem zewnętrznym, a zbyt duża chropowatość łatwo prowadzi do zwiększonego tarcia z płytką i nierównomiernego pola cieplnego.
CZĘŚĆ/6
Wielkość ziarna:
Jednolita wielkość ziaren pomaga zachować stabilność powłoki. Jeżeli wielkość ziaren jest mała, spoiwo nie jest szczelne, łatwo ulega utlenieniu i korozji, co skutkuje dużą liczbą pęknięć i dziur na krawędzi ziaren, co zmniejsza skuteczność ochronną powłoki. Jeśli wielkość ziarna jest zbyt duża, jest ona stosunkowo szorstka, a powłoka łatwo odpada pod wpływem stresu termicznego.