碳化硅超高温合成炉内气体流动特性研究

通过对碳热还原法合成SiC冶炼炉的复杂炉况进行数值模拟及实验,研究了单热源炉内气体流动的动态变化规律。研究表明,单热源炉内气体的流动呈现三维立体多向流规律,气体流动依次沿着:热源延伸方向、垂直热源延伸方向、环绕SiC结晶筒方向流动。根据气体流动特性,可以在环绕结晶筒气流出现的以外部分加入少量木屑,以增加气孔率,使得气体顺利向外部扩散,有利于炉内压力的释放;控制炉体长度,可以在一定程度上减少平行热源延伸方向气体流动的范围,从而缩小成品的气孔大小,提高SiC成品质量。

碳化硅超高温合成炉深部温度测试技术研究

利用红外线测温仪及示性物质Al2O3、ZrO2分别对热源温度及对炉内某些特定部位的温度进行了直接测量，通过数值模拟对炉内温度变化进行了预测。研究结果表明，示性物质测温法为温度测量提供了一种新的参考方法，是红外线测温仪测温的有益补充；数值模拟合成炉温度场能够对炉内整体温度进行预测。表面负荷一定条件下，热源温度线性增加到一定温度以后基本保持不变。测试结果表明，碳化硅分解温度在2600～2700℃之间。