技术详细介绍

       该项目是湖南金博碳素股份有限公司的创新团队以开发单晶硅生长热场用新型导流筒为出发点，开发了具有独立自主知识产权的低成本、高性能碳纤维复合材料导流筒成套制备技术，解决的关键技术为：1）通过采用纤维排布控制力学性能和导热系数的一体化设计，将碳纤维复合材料导流筒内、外屏垂直筒壁制备成内疏外密结构（其内层密度1.3±0.1g/cm3、表层密度1.6±0.1g/cm3）和平行筒壁连续长纤维增强，实现了内、外屏导流筒结构和功能一体化设计；2）开发了导流筒表层致密化技术，采用在导流筒的外表面化学气相沉积致密的表层，其表层包括约1mm的过渡层（其密度为1.6±0.1g/cm3）和数十微米的致密涂层，大幅提升了导流筒外露部位的抗冲刷能力和抗腐蚀能力。3）通过对国产碳纤维应用技术研究，开发了国产碳纤维导流筒预制体制备技术，摆脱了长期依赖进口的局面，提升了成本控制能力；实现了在220h沉积周期以内制得密度为1.3±0.1g/cm3的大尺寸(φ＞600mm)碳纤维复合材料导流筒。以上技术的开发，突破了导流筒低成本快速制备的关键瓶颈，也解决了单晶炉热场系统大尺寸发展的需求。

       该项目开发的高性能碳纤维复合材料导流筒，解决了传统石墨导流筒的安全系数低、保温效果差、易污染硅液和使用寿命短等问题。该项目产品经使用，相比于石墨导流筒，具有的优点如下：1）力学性能好，断裂模式呈假塑性，抗循环热断裂风险系数高，为单晶炉连续投料生产模式提供了安全保障；2）导热系数低，不到石墨件的1/10，可设计性强，有效降低运行功率5%左右；3）使用寿命提高约4倍，单炉成本仅为原来的60%，大幅为用户节约生产成本；4）硅棒整棒率有效提升3~5%，硅片含氧率减低4%；5）密度较低，重量轻，可降低劳动强度，提升工作效率，节约生产成本。该项目已获国家授权专利8项，其中发明专利5项，专利技术《碳/碳复合材料导流筒及生产方法》被授予“湖南省专利二等奖”。该产品项目“新型节能碳/碳复合导流筒”也被科技部评定为“国家重点新产品”。