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立方碳化硅(?-SiC)陶瓷涂层材料在面对聚变反应中高温等离子体载荷、高通量中子辐射、强物理化学溅射作用时呈现出优异的抗辐照损伤性能,在高温耐辐射损伤核聚变堆材料体系中具有非常广阔的应用前景。为解决核能安全性、可靠性问题提供新选择,本研究采用氯化物化学气相沉积(CVD)技术,通过对各项沉积工艺参数的调控和优化,以实现快速制备化学计量比均一、择优取向和显微结构可控、毫米级厚度?-SiC涂层为目标,为其在聚变堆第一壁涂层材料中的应用提供相应的理论基础。本论文重点研究了CVD沉积温度Tdep、反应室压力Ptot、碳/硅摩尔比RC/Si、碳源种类对SiC择优取向、显微结构、结晶性、沉积速率Rdep的影响规律,并分别确定了影响上述结果的关键因素;且分析了纤维择优取向SiC的形成机制,建立择优取向与其显微结构间的客观联系。SiC的择优取向主要受Tdep和Ptot影响,在高Tdep低Ptot条件下易获得<110>择优取向,相反,则易形成<111>择优取向,而RC/Si和碳源种类对择优取向的影响则较小。SiC的显微结构的控制因素与择优取向相同,随Tdep的升高,SiC显微结构由平整致密结构逐渐变化为菜花状等轴组织结构,最后形成屋顶状柱状组织结构;降低Ptot会形成非致密晶须状结构,提高RC/Si有利于由细柱状晶组织发展为粗柱状晶屋顶或山脊状结构。SiC涂层的结晶性随Tdep的升高而提高,在Ptot=4 kPa时获得SiC结晶性较好,最适合生长化学计量比均一、缺陷浓度小的SiC的RC/Si一般在0.86至1.00区间,过低或过高的RC/Si会提高SiC涂层中的缺陷浓度;C2H2为碳源时适合在高Tdep下生长结晶性良好的<110>择优取向SiC,而CH4和C3H8为碳源时则适合用于低Tdep下生长结晶性良好的<111>择优取向SiC。SiC涂层的Rdep与Tdep之间符合Arrhenius方程形式,当Tdep≤1723 K,此时SiC生长受气相化学反应控制(CRR),Rdep随Tdep升高呈指数形式快速增大;当Tdep升至17231773 K以上时,转变为表面扩散控制机制(MTR),Rdep增长速率变缓,当RC/Si≥0.86时甚至出现由于刻蚀速率加快而导致Rdep降低的现象。具体地,在Ptot=4 kPa,0.86≤RC/Si≤1.00时,SiC涂层的Rdep可达2001227?m h-1(1673≤Tdep≤1773 K)。<110>择优取向的SiC与<111>择优取向相比具有更高的形成速率和更粗糙的表面显微结构,其原因可能有:依据Langmuir吸附理论模型,(110)面能提供更大的原子粘附概率,具有更低的表面形成能,且能提供更多的孪晶凹角生长理论(TPRE)孪晶凹角生长位点;一般而言,由反转畴而形成六棱锥结构是<111>择优取向晶粒的典型特征,而<110>择优取向的SiC则主要呈现出四棱锥或由其堆叠而成的山脊状结构。