2. Πειραματική Διαδικασία
2.1 Ωρίμανση συγκολλητικής μεμβράνης
Παρατηρήθηκε ότι δημιουργώντας απευθείας ένα φιλμ άνθρακα ή συγκόλληση με χαρτί γραφίτη επάνωΓκοφρέτες SiCη επικάλυψη με κόλλα οδήγησε σε διάφορα προβλήματα:
1. Υπό συνθήκες κενού, το αυτοκόλλητο φιλμ επάνωΓκοφρέτες SiCανέπτυξε μια εμφάνιση σαν λέπια λόγω σημαντικής απελευθέρωσης αέρα, με αποτέλεσμα το επιφανειακό πορώδες. Αυτό απέτρεψε τη σωστή συγκόλληση των συγκολλητικών στρωμάτων μετά την ενανθράκωση.
2. Κατά τη συγκόλληση, τοόστιαπρέπει να τοποθετηθεί στο χαρτί γραφίτη με μία κίνηση. Εάν συμβεί επανατοποθέτηση, η ανομοιόμορφη πίεση μπορεί να μειώσει την ομοιομορφία της κόλλας, επηρεάζοντας αρνητικά την ποιότητα συγκόλλησης.
3. Σε εργασίες κενού, η απελευθέρωση αέρα από το συγκολλητικό στρώμα προκάλεσε ξεφλούδισμα και σχηματισμό πολυάριθμων κενών μέσα στο αυτοκόλλητο φιλμ, με αποτέλεσμα ελαττώματα συγκόλλησης. Για να αντιμετωπίσετε αυτά τα ζητήματα, προ-ξήρανση της κόλλας στοτης γκοφρέταςΣυνιστάται η επιφάνεια συγκόλλησης με χρήση θερμαινόμενης πλάκας μετά την επίστρωση με στύψιμο.
2.2 Διαδικασία ενανθράκωσης
Η διαδικασία δημιουργίας μιας μεμβράνης άνθρακα στοΓκοφρέτα σπόρων SiCκαι η συγκόλλησή του σε χαρτί γραφίτη απαιτεί ενανθράκωση του συγκολλητικού στρώματος σε μια συγκεκριμένη θερμοκρασία για να εξασφαλιστεί σφιχτή συγκόλληση. Η ατελής ενανθράκωση του συγκολλητικού στρώματος μπορεί να οδηγήσει στην αποσύνθεσή του κατά την ανάπτυξη, απελευθερώνοντας ακαθαρσίες που επηρεάζουν την ποιότητα ανάπτυξης των κρυστάλλων. Επομένως, η διασφάλιση της πλήρους ενανθράκωσης του συγκολλητικού στρώματος είναι ζωτικής σημασίας για τη συγκόλληση υψηλής πυκνότητας. Αυτή η μελέτη εξετάζει την επίδραση της θερμοκρασίας στην ενανθράκωση της κόλλας. Εφαρμόστηκε ένα ομοιόμορφο στρώμα φωτοανθεκτικού στοόστιαεπιφάνεια και τοποθετείται σε κλίβανο σωλήνων υπό κενό (<10 Pa). Η θερμοκρασία αυξήθηκε σε προκαθορισμένα επίπεδα (400℃, 500℃ και 600℃) και διατηρήθηκε για 3-5 ώρες για να επιτευχθεί η ενανθράκωση.
Υποδεικνύονται πειράματα:
Στους 400 ℃, μετά από 3 ώρες, η συγκολλητική μεμβράνη δεν ανθρακώθηκε και εμφανίστηκε σκούρο κόκκινο. δεν παρατηρήθηκε σημαντική αλλαγή μετά από 4 ώρες.
Στους 500 ℃, μετά από 3 ώρες, το φιλμ έγινε μαύρο αλλά παρόλα αυτά μετέδιδε φως. καμία σημαντική αλλαγή μετά από 4 ώρες.
Στους 600℃, μετά από 3 ώρες, το φιλμ έγινε μαύρο χωρίς μετάδοση φωτός, υποδεικνύοντας πλήρη ενανθράκωση.
Έτσι, η κατάλληλη θερμοκρασία συγκόλλησης πρέπει να είναι ≥600℃.
2.3 Διαδικασία εφαρμογής κόλλας
Η ομοιομορφία της συγκολλητικής μεμβράνης είναι ένας κρίσιμος δείκτης για την αξιολόγηση της διαδικασίας εφαρμογής της κόλλας και τη διασφάλιση ενός ομοιόμορφου στρώματος συγκόλλησης. Αυτή η ενότητα διερευνά τη βέλτιστη ταχύτητα στυψίματος και χρόνο επίστρωσης για διαφορετικά πάχη μεμβράνης κόλλας. Η ομοιομορφία
Το u του πάχους του φιλμ ορίζεται ως ο λόγος του ελάχιστου πάχους φιλμ Lmin προς το μέγιστο πάχος του φιλμ Lmax επί της χρήσιμης περιοχής. Επιλέχθηκαν πέντε σημεία στη γκοφρέτα για να μετρηθεί το πάχος του φιλμ και υπολογίστηκε η ομοιομορφία. Το σχήμα 4 απεικονίζει τα σημεία μέτρησης.
Για συγκόλληση υψηλής πυκνότητας μεταξύ της γκοφρέτας SiC και των συστατικών γραφίτη, το προτιμώμενο πάχος συγκολλητικού φιλμ είναι 1-5 μm. Επιλέχθηκε ένα πάχος μεμβράνης 2 μm, το οποίο μπορεί να εφαρμοστεί τόσο στην παρασκευή φιλμ άνθρακα όσο και στη διαδικασία συγκόλλησης γκοφρέτας/χαρτί γραφίτη. Οι βέλτιστες παράμετροι στυψίματος για την κόλλα ενανθράκωσης είναι 15 s σε 2500 r/min και για την κόλλα συγκόλλησης, 15 s στα 2000 r/min.
2.4 Διαδικασία συγκόλλησης
Κατά τη συγκόλληση της γκοφρέτας SiC σε χαρτί γραφίτη/γραφίτη, είναι σημαντικό να εξαλειφθεί πλήρως ο αέρας και τα οργανικά αέρια που δημιουργούνται κατά την ενανθράκωση από το στρώμα συγκόλλησης. Η ατελής απομάκρυνση του αερίου οδηγεί σε κενά, οδηγώντας σε ένα μη πυκνό στρώμα συγκόλλησης. Ο αέρας και τα οργανικά αέρια μπορούν να εκκενωθούν χρησιμοποιώντας μια μηχανική αντλία λαδιού. Αρχικά, η συνεχής λειτουργία της μηχανικής αντλίας διασφαλίζει ότι ο θάλαμος κενού φτάνει στο όριο, επιτρέποντας την πλήρη απομάκρυνση του αέρα από το στρώμα συγκόλλησης. Η ταχεία άνοδος της θερμοκρασίας μπορεί να αποτρέψει την έγκαιρη αποβολή αερίου κατά την ενανθράκωση σε υψηλή θερμοκρασία, δημιουργώντας κενά στο συνδετικό στρώμα. Οι ιδιότητες κόλλας υποδεικνύουν σημαντική εξάτμιση στους ≤120℃, σταθεροποιώντας πάνω από αυτή τη θερμοκρασία.
Εφαρμόζεται εξωτερική πίεση κατά τη διάρκεια της συγκόλλησης για την ενίσχυση της πυκνότητας της συγκολλητικής μεμβράνης, διευκολύνοντας την αποβολή του αέρα και των οργανικών αερίων, με αποτέλεσμα ένα στρώμα συγκόλλησης υψηλής πυκνότητας.
Συνοπτικά, αναπτύχθηκε η καμπύλη διαδικασίας σύνδεσης που φαίνεται στο σχήμα 5. Κάτω από συγκεκριμένη πίεση, η θερμοκρασία αυξάνεται στη θερμοκρασία εξαγωγής αερίου (~120℃) και διατηρείται μέχρι να ολοκληρωθεί η εξαγωγή αερίου. Στη συνέχεια, η θερμοκρασία αυξάνεται στη θερμοκρασία ενανθράκωσης, διατηρείται για την απαιτούμενη διάρκεια, ακολουθούμενη από φυσική ψύξη σε θερμοκρασία δωματίου, απελευθέρωση πίεσης και αφαίρεση της κολλημένης γκοφρέτας.
Σύμφωνα με την ενότητα 2.2, η αυτοκόλλητη μεμβράνη πρέπει να ενανθρακωθεί στους 600℃ για περισσότερες από 3 ώρες. Επομένως, στην καμπύλη της διαδικασίας συγκόλλησης, το T2 ορίζεται σε 600℃ και το t2 σε 3 ώρες. Οι βέλτιστες τιμές για την καμπύλη διαδικασίας σύνδεσης, που προσδιορίζονται μέσω ορθογώνιων πειραμάτων που μελετούν τις επιδράσεις της πίεσης σύνδεσης, του χρόνου θέρμανσης πρώτου σταδίου t1 και του χρόνου θέρμανσης δεύτερου σταδίου t2 στα αποτελέσματα της σύνδεσης, φαίνονται στους Πίνακες 2-4.
Τα αποτελέσματα υποδεικνύονται:
Σε πίεση συγκόλλησης 5 kN, ο χρόνος θέρμανσης είχε ελάχιστη επίδραση στη συγκόλληση.
Στα 10 kN, η περιοχή κενού στο στρώμα συγκόλλησης μειώθηκε με μεγαλύτερη θέρμανση πρώτου σταδίου.
Στα 15 kN, η επέκταση της θέρμανσης πρώτου σταδίου μείωσε σημαντικά τα κενά, εξαλείφοντάς τα τελικά.
Η επίδραση του χρόνου θέρμανσης δεύτερου σταδίου στη συγκόλληση δεν ήταν εμφανής στις ορθογώνιες δοκιμές. Ο καθορισμός της πίεσης συγκόλλησης στα 15 kN και ο χρόνος θέρμανσης του πρώτου σταδίου στα 90 λεπτά, οι χρόνοι θέρμανσης δεύτερου σταδίου των 30, 60 και 90 λεπτών οδήγησαν όλοι σε στρώματα πυκνής συγκόλλησης χωρίς κενά, υποδεικνύοντας ότι ο χρόνος θέρμανσης του δεύτερου σταδίου είχε μικρή επίδραση στη συγκόλληση.
Οι βέλτιστες τιμές για την καμπύλη διαδικασίας συγκόλλησης είναι: πίεση συγκόλλησης 15 kN, χρόνος θέρμανσης πρώτου σταδίου 90 λεπτά, θερμοκρασία πρώτου σταδίου 120 ℃, χρόνος θέρμανσης δεύτερου σταδίου 30 λεπτά, θερμοκρασία δεύτερου σταδίου 600 ℃ και χρόνος διατήρησης δεύτερου σταδίου 3 ώρες.
Ώρα δημοσίευσης: Ιουν-11-2024