多晶硅炉热场用C/C复合材料的硅化腐蚀失效机理

以2D叠层炭布为增强体的炭/炭（C/C）复合材料作为多晶硅炉用热场盖板，对其在硅液/硅蒸汽共同作用下的硅化腐蚀失效机理进行了研究。通过多功能密度测试仪、扫描电子显微镜（SEM）和X射线衍射仪（XRD）分析了硅化作用对C/C复合材料致密度、微观结构及物相组成的影响，并对侵蚀后的C/C复合材料失效机理进行了分析。结果表明：硅化侵蚀后的C/C复合材料致密度高，存在大量的Si元素，生成了大量的β-SiC，且微观缺陷较多，层间开裂严重，呈现脆性断裂模式。理论分析发现，高温下单位摩尔质量的热解炭和单位摩尔质量的硅发生反应生成单位摩尔质量的SiC后，总体积膨胀约为单位摩尔热解炭体积的6.3倍，不同物相间的热失配导致热应力集中，引起C/C复合材料变形开裂失效，裂纹产生的扩散通道加剧了硅液/硅蒸汽对C/C复合材料的硅化侵蚀作用。