熔融石英陶瓷制備技術(shù)及性能檢測(cè)與表征.pdf

1、坩堝是用于多晶硅熔煉鑄錠過程中裝載多晶硅的容器,它的使用條件苛刻,要在高于1500℃的高溫下一次性連續(xù)使用40小時(shí)以上。
　　 石英陶瓷具有優(yōu)異的性質(zhì),如熱膨脹系數(shù)小、熱穩(wěn)定性好、耐高溫液體侵蝕性好、導(dǎo)熱性低等特點(diǎn),成為多晶硅鑄錠過程盛裝多晶硅料的首選材料。目前,熔融石英陶瓷坩堝的制備方法一般有兩種:注漿成型和注凝成型。論文采用注凝成型制備石英陶瓷坩堝,并在料漿中摻入氮化硅,以提高其體積密度等,使坩堝物理性能接近或者優(yōu)于注漿成型

2、的石英坩堝,以便彌補(bǔ)注凝成型的缺陷。
　　 論文以丙稀酰胺(AM)為有機(jī)單體、N-N'亞甲基丙稀酰胺為交聯(lián)劑、引發(fā)劑為過硫酸胺(MBAM)、pH調(diào)節(jié)劑為乳酸,制備了熔融石英陶瓷坩堝,并利用X-射線衍射儀(XRD)、掃描電子顯微鏡(SEM)對(duì)試樣的結(jié)構(gòu)形貌進(jìn)行表征,結(jié)果表明,當(dāng)料漿固相含量為50％時(shí),制備的熔融石英陶瓷坩堝并未出現(xiàn)結(jié)晶峰,石英顆粒級(jí)配合理,結(jié)構(gòu)均勻,常溫抗折強(qiáng)度為23Mpa,常溫抗壓強(qiáng)度為90Mpa,顯氣孔率為16

3、％,其物理性能低于注漿成型產(chǎn)品。并研究了固相含量、pH值對(duì)料漿性能的影響以及固化溫度、單體、引發(fā)劑對(duì)料漿固化時(shí)間的影響,結(jié)果表明,當(dāng)料漿固相含量為80％,pH值為3-4時(shí),料漿性能最優(yōu);當(dāng)料漿固化溫度為60℃,單體(AM)加入量為6g/kg料漿,引發(fā)劑(APS)為0.6-2ml/kg料漿時(shí),料漿固化時(shí)間相對(duì)穩(wěn)定,能夠滿足成型需要,初步研究探討了注凝成型制備方法中丙稀酰胺(AM)單體的交聯(lián)固化機(jī)理。
　　 在注凝成型制備熔融石英陶

4、瓷基礎(chǔ)上,以Si3N4作為添加劑,考察其對(duì)石英陶瓷的燒結(jié)特性與相變過程的影響以及Si3N4的特性(種類、粒度、含量等)對(duì)石英陶瓷的燒成及其結(jié)構(gòu)與性能的關(guān)系。結(jié)果表明:隨著料漿中Si3N4摻入量的增加,熔融石英陶瓷的常溫抗折強(qiáng)度隨之增加;試樣坯體體積密度也隨著Si3N4的加入而增加;而坯體顯氣孔率隨著Si3N4的加入而減少;添加量在2％wt時(shí),常溫抗折強(qiáng)度為37.13MPa,顯氣孔率為11％,體積密度為1.96g/cm3,在制備的熔融石英

5、試樣中,沒有方石英的出現(xiàn)。
　　 然而,氮化硅的摻入能夠引起料漿團(tuán)聚現(xiàn)象,采用在料漿中加入分散劑(PEG)、對(duì)料漿進(jìn)行超聲波分散兩種方法,不能消除團(tuán)聚現(xiàn)象;而對(duì)料漿進(jìn)行6h球磨,能夠很好的克服氮化硅的摻入而引起料漿團(tuán)聚的負(fù)面影響。
　　 論文研究了溫度對(duì)石英陶瓷性能的影響,結(jié)果表明:在1150℃-1190℃范圍內(nèi),隨著燒結(jié)溫度的升高,試樣的常溫抗折強(qiáng)度、體積密度隨之增大,顯氣孔率隨之減少。燒結(jié)溫度為1210℃時(shí),試樣的X