石墨—碳化硅坩埚的抗氧化性能研究

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本文在对进口石墨-碳化硅坩埚样品综合分析的基础上,以石墨、碳化硅、粘土、硅粉为主要原料,研究了石墨-碳化硅坩埚试样原料组成、烧成温度、成型方法和表面涂层等因素对其抗氧化性能的影响,得到以下实验结果:(1)石墨-碳化硅坩埚试样的烧成温度对其致密性有重大的影响。当烧成温度在1150℃时,烧制出的石墨-碳化硅坩埚试样气孔率最低,致密性能最好。(2)碳化硅的含量对石墨-碳化硅坩埚试样的抗氧化有很大的影响。随着碳化硅含量的增加,试样的气孔率逐渐降低,失重率减小,抗氧化性能增大;碳化硅含量在35%~50%范围内,气孔率和失重率降低的幅度最大,当碳化硅含量增加到50%,试样的体积密度最大,气孔率和失重率最小,此时试样的抗氧化性能最好。(3)硅粉对石墨-碳化硅坩埚抗氧化性能有一定的提高作用,随着硅粉含量的增加,试样的气孔率逐渐降低,失重率减小,抗氧化性能增大。当石墨-碳化硅坩埚试样中硅粉的加入量达15%时,试样的失重率最小,此时试样抗氧化性能最好。(4)通过比较等静压成型和机压成型对试样抗氧化性能的影响,实验发现采用等静压方法制备的石墨-碳化硅坩埚试样,致密性非常好,失重率很低,说明此方法能够有效提坩埚的抗氧化性能;利用等静压成型的试样随着氧化时间的延长失重率增加缓慢,说明等静压成型能够有效地提高坩埚试样的使用寿命。(5)试样表面涂层的组成和厚度对坩埚基体抗氧化性能有一定影响。试验研究的最终结果表明:当涂层厚度相同时,试样表面涂层中加入硅粉和B2O3均能降低坩埚的失重率,提高其抗氧化性能;而且当涂层组分相同时,多层涂覆比单层涂覆试样进一步减小其气孔率和失重率,增加试样的抗氧化性能。
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