【技術(shù)實(shí)現(xiàn)步驟摘要】
本申請(qǐng)涉及一種石墨化碳纖維布，屬于碳化硅制備。
技術(shù)介紹
1、目前市場(chǎng)上多用感應(yīng)爐通過(guò)pvt法生長(zhǎng)sic，其原理是采用交變電流通過(guò)石墨坩堝外感應(yīng)爐上的多匝感應(yīng)線圈，在坩堝中形成同頻的感應(yīng)磁場(chǎng)，進(jìn)而產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，而高純石墨坩堝材料具有良好的導(dǎo)電性，因此會(huì)在坩堝壁產(chǎn)生感生電流形成渦流，并在洛倫茲力的作用下產(chǎn)生肌膚效應(yīng)，使感生電流匯聚在坩堝外壁并產(chǎn)生焦耳熱，并通過(guò)熱對(duì)流、熱輻射及熱傳導(dǎo)在爐腔內(nèi)作為熱源進(jìn)行加熱。
2、在sic的生長(zhǎng)過(guò)程中，通過(guò)對(duì)坩堝底部碳粉與硅粉及sic粉料的持續(xù)加熱產(chǎn)生氣源，并隨流場(chǎng)與熱場(chǎng)從坩堝底部傳輸至坩堝頂部，實(shí)現(xiàn)在籽晶上進(jìn)行生長(zhǎng)。由于si氣氛易與石墨反應(yīng)生成sic，因此保溫氈中硬氈碳纖維及軟氈短切纖維等均易與si氣氛反應(yīng)，在長(zhǎng)晶過(guò)程中si氣氛通過(guò)坩堝空隙向外溢出與保溫氈反應(yīng)多容易形成sic多晶，從而對(duì)保溫氈造成侵蝕影響保溫效果，導(dǎo)致長(zhǎng)晶過(guò)程中的熱場(chǎng)不均或保溫效果變差，影響產(chǎn)品質(zhì)量。
3、碳纖維是一種含量在90％以上的高模量纖維，其具有強(qiáng)度高、韌性好、耐高溫、耐氧化、抗磨損等系列優(yōu)良品質(zhì)。不同的碳纖維具有不同的理化性質(zhì)，如按碳纖維規(guī)格分1k、3k、6k、12k、24k及以上大絲數(shù)碳纖維布，其具有不同抗拉強(qiáng)度，而按碳纖維炭化分石墨化碳纖維布、碳纖維布、預(yù)氧化碳纖維布，其具有不同程度的耐高溫性質(zhì)。
4、現(xiàn)有技術(shù)在pvt法生長(zhǎng)sic時(shí)存在保溫氈受侵蝕后保溫效果變差、熱場(chǎng)不均的問(wèn)題，導(dǎo)致sic產(chǎn)品質(zhì)量變差尤其是存在多型的問(wèn)題，為此有必要提供一種解決上述技術(shù)問(wèn)題的解決方案，改善sic產(chǎn)
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
1、為了解決上述問(wèn)題，提供了一種石墨化碳纖維布，具有一定的耐高溫、高拉伸強(qiáng)度以及電磁屏蔽效應(yīng)的性質(zhì)，將該石墨化碳纖維布應(yīng)用于sic長(zhǎng)晶溫場(chǎng)時(shí)，一方面能夠增加保溫性能，另一方面能夠減少保溫氈的侵蝕。
2、根據(jù)本申請(qǐng)的一個(gè)方面，提供了一種石墨化碳纖維布，所述石墨化碳纖維布包括基體和基體內(nèi)的碳纖維束，所述基體為焦油瀝青，所述碳纖維束為石墨化碳纖維束，所述石墨化碳纖維束平行排列在所述焦油瀝青基體內(nèi)。
3、其中焦油瀝青為結(jié)合體，而石墨化碳纖維束為支撐體，由于si氣氛更容易被其中焦油瀝青結(jié)合體進(jìn)行捕捉，從而能夠有效降低si氣氛對(duì)pvt法制備碳化硅晶體時(shí)保溫氈的侵蝕作用，從而保證保溫氈的保溫效果，保證長(zhǎng)晶過(guò)程中溫場(chǎng)的均勻和穩(wěn)定，降低多型的產(chǎn)生。其中支撐體為石墨化碳纖維束，能夠明顯改善碳纖維布的抗拉伸性能和耐高溫性能，能夠滿足在碳化硅生長(zhǎng)過(guò)程中超過(guò)2000℃的使用環(huán)境。
4、需要說(shuō)明的是，本申請(qǐng)中使用到的焦油瀝青和石墨化碳纖維束為常用的材料，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以根據(jù)需要進(jìn)行選擇，此外本申請(qǐng)并不限定石墨化碳纖維布的制備工藝，可用采用本領(lǐng)域常用的制備工藝，也可以根據(jù)需要對(duì)預(yù)浸方式進(jìn)行調(diào)整。
5、可選的，所述石墨化碳纖維束與所述石墨化碳纖維布的短邊的夾角為
6、可選的，可選的，
7、其中的大小會(huì)影響碳纖維束切割磁感線的角度，從而影響碳纖維表面焦耳熱的產(chǎn)生量，通過(guò)控制的大小在合適的范圍內(nèi)時(shí)，能夠降低石墨化碳纖維布的發(fā)熱量，進(jìn)而降低石墨化碳纖維布與si氣氛的反應(yīng)程度，從而能提高石墨化碳纖維布的使用壽命。
8、可選的，所述石墨化碳纖維束的間距為d，0.5mm≤d≤5.0mm；
9、可選的，1.5mm≤d≤2.0mm。
10、其中d的大小會(huì)影響石墨化碳纖維對(duì)電磁信號(hào)的屏蔽作用，若d過(guò)大則電磁信號(hào)屏蔽作用較差，且石墨化碳纖維束的密度較低，si氣氛更容易與焦油瀝青反應(yīng)，石墨化碳纖維束的屏蔽效果較差，導(dǎo)致si氣氛對(duì)焦油瀝青的侵蝕更嚴(yán)重，降低石墨化碳纖維布的使用壽命；若d過(guò)小則制備工藝中石墨化碳纖維束容易發(fā)生粘連，導(dǎo)致石墨化碳纖維束切割磁感線的角度發(fā)生變化，磁通量增加反而提高石墨化碳纖維布的發(fā)熱量，且d過(guò)小也存在石墨化碳纖維束使用量較多、成本較高的問(wèn)題；而當(dāng)d的大小在合適范圍時(shí)，具有良好的電磁信號(hào)屏蔽作用，此時(shí)能夠降低石墨化碳纖維布的發(fā)熱量，進(jìn)而降低石墨化碳纖維布與si氣氛的反應(yīng)程度，從而能提高石墨化碳纖維布的使用壽命。
11、可選的，所述石墨化碳纖維束平行排列形成一個(gè)編織層，所述石墨化碳纖維布包括l個(gè)平行排列的編織層，1≤l≤5；
12、可選的，2≤l≤3。
13、其中l(wèi)的大小若過(guò)小，則石墨化碳纖維布對(duì)si氣氛的屏蔽效果較差，導(dǎo)致si氣氛容易穿透焦油瀝青從而對(duì)保溫氈產(chǎn)生侵蝕，而若l過(guò)大則一方面成本提高，另一方面較多層的碳纖維束編織層數(shù)容易使得碳纖維表面產(chǎn)生更趨膚效應(yīng)，表面產(chǎn)生渦流從而發(fā)熱量增加，導(dǎo)致石墨化碳纖維布的壽命降低。
14、可選的，所述編織層的間距為d，1.5mm≤d≤2.0mm。
15、其中d的大小會(huì)影響石墨化碳纖維布的發(fā)熱量，若d過(guò)大則會(huì)導(dǎo)致石墨化纖維布的厚度增加，厚度增加后磁感線的透過(guò)率降低而導(dǎo)致吸收量更多，且更加容易在石墨化碳纖維布內(nèi)部進(jìn)行反射，導(dǎo)致發(fā)熱量增加，而d過(guò)小則在加工中碳纖維束更容易發(fā)生粘連且會(huì)使得碳纖維布的屏蔽效果變差。
16、需要說(shuō)明的是，本申請(qǐng)方案并不限定石墨化碳纖維布的制備方式，例如當(dāng)石墨化碳纖維布包括多個(gè)平行排列的編織層時(shí)，可以采用將所有編織層一齊進(jìn)行焦油瀝青的預(yù)浸，也可以一層一層地進(jìn)行預(yù)浸后再貼合的方式，并且可以控制預(yù)浸后一層的厚度大小控制與編織層的間距d相近。
17、根據(jù)本申請(qǐng)的另一個(gè)方面，提供了任一上述的石墨化碳纖維布在pvt法制備碳化硅中的應(yīng)用。
18、可選的，所述石墨化碳纖維布包裹在坩堝的外側(cè)。
19、本申請(qǐng)的有益效果包括但不限于：
20、1.根據(jù)本申請(qǐng)的石墨化碳纖維布，其中將其應(yīng)用于坩堝和保溫氈之間，能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)從坩堝中溢出的si氣氛進(jìn)行捕捉，優(yōu)先在石墨化碳纖維布的表面形成sic多晶，從而改善pvt法制備sic晶體時(shí)si氣氛對(duì)保溫氈的侵蝕作用，從而保證保溫氈的保溫效果以及溫場(chǎng)的均勻和穩(wěn)定性，從而降低多型的產(chǎn)生，進(jìn)而提高晶體質(zhì)量。
21、2.根據(jù)本申請(qǐng)的石墨化碳纖維布，通過(guò)對(duì)石墨化碳纖維布中石墨化碳纖維束的結(jié)構(gòu)進(jìn)行改進(jìn)，能夠保證石墨化碳纖維布對(duì)保溫氈的保護(hù)效果的同時(shí)，提高石墨化碳纖維布本身的使用壽命，可重復(fù)利用性能好，且使得石墨化碳纖維布的耐高溫性能、抗拉伸性能好，能夠滿足在碳化硅生長(zhǎng)過(guò)程中超過(guò)2000℃的使用環(huán)境。
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1.一種石墨化碳纖維布，其特征在于，所述石墨化碳纖維布包括基體和基體內(nèi)的碳纖維束，所述基體為焦油瀝青，所述碳纖維束為石墨化碳纖維束，所述石墨化碳纖維束平行排列在所述焦油瀝青基體內(nèi)，所述石墨化碳纖維束與所述石墨化碳纖維布的短邊的夾角為φ，0°≤φ≤90°。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的石墨化碳纖維布，其特征在于，0°≤φ≤30°。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的石墨化碳纖維布，其特征在于，5°≤φ≤20°。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的石墨化碳纖維布，其特征在于，所述石墨化碳纖維束的間距為d，0.5mm≤d≤5.0mm。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的石墨化碳纖維布，其特征在于，1.5mm≤d≤2.0mm。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的石墨化碳纖維布，其特征在于，所述石墨化碳纖維束平行排列形成一個(gè)編織層，所述石墨化碳纖維布包括L個(gè)平行排列的編織層，1≤L≤5。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的石墨化碳纖維布，其特征在于，2≤L≤3。
8.根據(jù)權(quán)利要求6所述的石墨化碳纖維布，其特征在于，所述編織層的間距為D，1.5mm≤D≤2.0m
9.權(quán)利要求1～8任一項(xiàng)所述的石墨化碳纖維布在PVT法制備碳化硅中的應(yīng)用。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的應(yīng)用，其特征在于，所述石墨化碳纖維布包裹在坩堝的外側(cè)。
...【技術(shù)特征摘要】
1.一種石墨化碳纖維布，其特征在于，所述石墨化碳纖維布包括基體和基體內(nèi)的碳纖維束，所述基體為焦油瀝青，所述碳纖維束為石墨化碳纖維束，所述石墨化碳纖維束平行排列在所述焦油瀝青基體內(nèi)，所述石墨化碳纖維束與所述石墨化碳纖維布的短邊的夾角為φ，0°≤φ≤90°。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的石墨化碳纖維布，其特征在于，0°≤φ≤30°。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的石墨化碳纖維布，其特征在于，5°≤φ≤20°。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的石墨化碳纖維布，其特征在于，所述石墨化碳纖維束的間距為d，0.5mm≤d≤5.0mm。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的石墨化...
【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：張九陽(yáng)，寧秀秀，方帥，王宗玉，王路平，高宇晗，楊曉俐，徐光明，
申請(qǐng)(專利權(quán))人：山東天岳先進(jìn)科技股份有限公司，
類型：發(fā)明
國(guó)別省市：
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