고온 아르곤 분위기 용광로는 어떤 역할을 합니까? H-Bn 계면층 열처리 마스터하기

고온 아르곤 분위기 용광로는 육방정계 질화붕소(h-BN) 계면층의 핵심 안정화 용기 역할을 합니다. 약 1000°C의 제어된 불활성 환경을 조성하여 코팅을 조밀하게 만들고 동시에 기판의 화학적 열화를 방지합니다.

핵심 요점 용광로는 단순한 가열 장치가 아니라 화학적 격리 챔버입니다. 주요 기능은 느슨하게 증착된 입자를 응집력 있고 조밀한 계면층으로 변환하는 동시에 산소가 보강 섬유의 구조적 무결성을 손상시키지 않도록 하는 것입니다.

보호 및 조밀화 메커니즘

아르곤 분위기의 가장 즉각적인 기능은 산화 방지입니다.

처리에 필요한 고온(약 1000°C)에서 탄화규소(SiC) 섬유는 산소와 반응하기 쉽습니다.

불활성 아르곤 가스는 보호막을 형성하여 열 주기 동안 SiC 섬유나 h-BN 재료가 열화되지 않도록 합니다.

전기영동 증착을 통해 적용된 h-BN 층의 경우, 코팅은 비교적 느슨한 입자 조립체로 시작됩니다.

열처리는 이러한 입자의 물리적 수축을 유도합니다.

이 공정은 층의 다공성을 감소시켜 훨씬 더 단단하고 균일한 코팅 구조를 생성합니다.

증착된 층은 종종 증착 공정에서 잔류 수분이나 용매를 보유합니다.

고온 환경은 h-BN 입자의 완전한 탈수를 촉진합니다.

이러한 휘발성 물질을 제거하는 것은 후속 고응력 응용 분야에서 기공 형성이나 박리를 방지하는 데 필수적입니다.

수축과 탈수의 조합은 h-BN 계면층과 SiC 섬유 사이의 물리적 결합을 크게 향상시킵니다.

약한 결합은 조기 파손으로 이어질 수 있지만, 이 열처리는 층이 기판에 충분히 접착되도록 보장합니다.

적절하게 열처리된 계면은 매트릭스에서 섬유로의 효과적인 응력 전달을 가능하게 합니다.

이 기계적 상호 잠금은 복합 재료가 하중을 효과적으로 지지하는 데 중요합니다.

h-BN 계면의 궁극적인 목표는 파괴적인 취성 파괴보다는 섬유 뽑힘을 허용하는 것입니다.

산화가 야기할 수 있는 것처럼 섬유에 화학적으로 융합되지 않도록 층을 조밀하게 만듦으로써, 용광로 처리는 계면이 전단에서 충분히 약하게 유지되어 균열을 편향시키고 파손 시 에너지를 흡수하도록 보장합니다.

이 공정의 효과는 전적으로 아르곤 가스의 순도에 달려 있습니다.

1000°C에서 용광로 챔버 내의 미량의 산소조차도 SiC 섬유에 실리카를 형성하여 계면 특성을 효과적으로 망칠 수 있습니다.

가열 프로파일에는 섬세한 균형이 있습니다.

불충분한 온도나 시간은 필요한 조밀도와 탈수를 달성하지 못하여 약한 계면을 초래합니다.

그러나 과도한 열 처리는 기저 섬유의 미세 구조를 변경할 수 있으므로 정밀한 온도 제어가 필요합니다.

h-BN 계면층의 성능을 극대화하려면 처리 매개변수를 특정 기계적 요구 사항에 맞추십시오.

섬유 무결성이 주요 초점인 경우: 아르곤 분위기의 순도를 우선시하고 산화가 SiC 기판을 방지하기 위해 용광로의 누출을 철저히 점검하십시오.
계면 강도가 주요 초점인 경우: 1000°C에서의 체류 시간을 최적화하여 전기영동 증착된 입자의 최대 수축 및 조밀화를 보장하십시오.

성공적인 열처리는 취약한 증착물을 전체 복합재의 인성을 정의하는 기능적 기계적 퓨즈로 변환합니다.

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Katsumi Yoshida, Masaki Kotani. Mechanical properties of SiC <sub>f</sub> /SiC composites with h‐BN interphase formed by the electrophoretic deposition method. DOI: 10.1111/ijac.14687

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