用于流化床反应器中的分段碳化硅衬的无污染粘合材料的制作方法_4

文档序号:9573392阅读:来源:国知局
具有管状或基本上圆柱形的构造。在某些排列方式中,每个区段具有相同的横截面积,在堆叠时形成竖直圆柱体。然而,不要求所有区段都具有一致的横截面积。作为替代,区段的横截面积可以不同,使得分段衬可以在不同高度处具有不同直径。本领域普通技术人员将会理解,分段衬可以包括2、3、4或超过4个区段。SiC区段的数目至少部分地由衬的所需高度和单个区段的高度决定。制造限制可能决定单个SiC区段的高度。
[0080]如图5中所示,位于两个相邻的SiC区段82、86之间的SiC区段84具有限定了向上开口的区段的凹陷84c的上缘表面84b和限定了向下延伸的区段的突起84e的下缘表面84d。突起84e被接纳在由位于SiC区段84下方并与其相接的相邻的SiC区段82的上缘表面82b所限定的上缘表面凹陷82c内。突起84e具有比相邻的碳化硅区段82的凹陷82c更小的尺寸,使得相邻的碳化硅区段的凹陷82c的表面与突起84e的表面相隔,并且在突起84e与相邻的碳化硅区段82的凹陷82c之间存在间隙。一定量的粘合材料110被配置在所述间隙内。同样地,凹陷84c接纳由位于SiC区段84上方并与其相接的相邻SiC区段86的下缘表面86d所限定的突起86e。突起86e具有比凹陷84c更小的尺寸,使得凹陷84c的表面与突起86e的表面相隔,并且在突起86e与凹陷84c之间存在间隙。一定量的粘合材料110被配置在所述间隙内。
[0081]在某些实施方式中,分段的SiC衬包含多个竖直堆叠的SiC区段,所述区段在上缘表面和下缘表面两者上都具有突起的区段与上缘表面和下缘表面两者上都具有凹陷的区段之间交替。
[0082]在某些实例中,分段的SiC衬80包括最上方或末端SiC区段,例如图2的区段86,其仅在面朝下的环形表面上具有榫或槽。图5和图6示出了顶部末端区段86,其具有限定了向下延伸的末端区段的突起86e的末端区段下缘表面86d。末端区段的突起86e被接纳在相邻区段的凹陷例如第二区段的凹陷84c内,并具有比相邻区段的凹陷更小的尺寸,使得相邻区段的凹陷的表面与末端区段的突起86e的表面相隔,并且在末端区段的突起86e与相邻区段的凹陷之间存在间隙。一定量的粘合材料110被配置在所述间隙内。末端SiC区段86不必具有限定了凹陷或突起的上缘表面;相反,上缘表面可以是基本上平面的,如图2中所示。尽管图2和图5示出了与第二 SiC区段84相接的末端SiC区段86,但本领域普通技术人员将会理解,可以将一个或多个其他SiC区段在区段84与86之间堆叠成层。有利情况下,每个其他区段具有基本上类似于区段84的构造,具有由其上缘表面限定的向上开口的区段的凹陷和由其下缘表面限定的向下延伸的区段的突起。但是,其他排列方式也是可能的。任何给定的区段都可以具有由其上缘表面限定的向上开口的区段的凹陷和/或由其下缘表面限定的向下开口的区段的凹陷,并且可以具有由其上缘表面限定的向上延伸的区段的突起和/或由其下缘表面限定的向下延伸的区段的突起。末端SiC区段86位于紧靠其下的相邻的SiC区段上方,与其相接并坐落于其上。
[0083]在某些实施方式中,一个或多个碳化硅区段由如上所述的具有低于1原子%的硼和低于1原子%的磷的表面污染水平的反应粘合的SiC形成。RBSiC可以基本上不含硼和磷。当在本文中使用时,“基本上不含”意味着RBSiC包括总共少于2原子%的硼和磷,例如少于1原子%的B和P。有利情况下,RBSiC还具有足够低的流动金属浓度,以在流化床反应器的操作温度范围内提供低于1X10 6个大气压的流动金属分压。
[0084]B.侧向联结的区段
[0085]在生产多晶硅覆层的颗粒材料的流化床反应器中使用的分段的SiC衬200可以包括至少一个管状壁210,其具有环形外表面并包含多个侧向联结的SiC区段212、214、216、218、220(图7)。一定量的粘合材料被配置在每对相邻SiC区段的相接的侧缘表面之间。
[0086]图7中示出的代表性衬200包含管状壁210,其包括侧向联结的SiC区段212、214、216、218、220,每个区段具有侧缘和限定了管状壁210的一部分外表面的外表面。然而,本领域普通技术人员应该理解,所述衬可以包括更多或更少的侧向联结的SiC区段。使用较少区段以减少来自用于联结区段的粘合材料的污染,可能是优选的。然而,区段的数目也可以部分地由装配衬时的操作容易性来决定。
[0087]如图8中所示,每个SiC区段例如示例性的区段212包含⑴外表面212a,其限定了管状壁210的一部分环形外表面,(ii)第一侧缘表面212f,其限定了沿着第一侧缘表面212f的至少一部分长度侧向开口的凹陷212g,以及(iii)第二侧缘表面212h,其限定了沿着第二侧缘表面212h的至少一部分长度侧向延伸的突起212i。在某些实施方式中,凹陷212g和突起212i分别沿着第一侧缘表面212f和第二侧缘表面212i的整个长度延伸。凹陷212g和突起212i分别是阴接头部分和阳接头部分。在某些实例中,接合部分具有榫槽构造,其中凹陷212g对应于槽,以及突起212i对应于榫。任何给定区段的一个或两个侧缘表面可以限定侧向开口的凹陷。并且任何给定区段的一个或两个侧缘表面可以限定侧向延伸的突起。在某些实施方式中,每个SiC区段具有平坦的下缘表面(即下缘表面不包括凹陷或突起),从而在所述衬被插入到流化床反应器仓室中时便于气密密封。
[0088]每个区段的第二侧缘的突起212i具有比每个区段的第一侧缘表面的凹陷212g更小的边缘尺寸。因此,参考图9,当第一 SiC区段212的第一侧缘212f相接到相邻SiC区段214的第二侧缘214h时,第一区段的凹陷212g的表面与相邻区段的突起214i的表面相隔,并且在第一区段的凹陷212g与相邻区段的突起214i之间存在间隙。一定量的粘合材料205被配置在第一区段的凹陷212g与相邻区段的突起214i之间的间隙内。在某些实例中,所述间隙具有0.2-0.8mm的水平测量的宽度w2,例如0.4-0.6mm的宽度。粘合材料205被配置在第一区段的凹陷212g与第二区段的突起214i之间的间隙内。在某些实施方式中,粘合材料包含0.4-0.7重量%的作为锂铝硅酸盐的锂和如上所述的碳化硅。粘合材料还可以包含招娃酸盐。
[0089]在某些实施方式中,分段的SiC衬包含多个交替的在两个侧缘表面上具有侧向开口的凹陷的SiC区段和在两个侧缘表面上具有侧向延伸的突起的SiC区段。换句话说,例如区段212可以具有限定了侧向开口的凹陷212g的第一侧缘212f和限定了侧向开口的凹陷212i的第二侧缘212h。交替的区段例如区段214,可以具有限定了侧向延伸的突起212g的第一侧缘214f和限定了侧向延伸的突起214i的第二侧缘214h。
[0090]一个或多个碳化硅区段可以由上文中描述的反应粘合的SiC形成,所述SiC具有低于1原子%的硼和低于1原子%的磷的表面污染水平。在某些实施方式中,RBSiC基本上不含硼和磷。有利情况下,RBSiC还具有足够低的流动金属浓度,以在流化床反应器的操作温度范围内提供低于1X10 6个大气压的流动金属分压。
[0091]在某些实施方式中,至少一个固定元件230围绕管状壁210的环形外表面延伸(图10)。如图10中所示,多个固定元件230可以围绕管状壁210的环形外表面延伸。理想情况下,固定元件230由线性热膨胀系数(LCTE)基本上与碳化硅的LCTE相同的材料构造。如果固定元件和SiC的LCTE值有显著差异,固定元件和SiC在流化床反应器的运行条件下将具有不同的膨胀幅度,从而可能使固定元件失效或使SiC断裂。SiC的LCTE为3.9-4.0X10 6/Ko在某些实例中,固定元件由LCTE在2X 10 6/Κ至6X 10 6/Κ范围内,例如LCTE在3Χ 10 6/Κ至5Χ 10 6/Κ或3.5X 10 6/Κ至5X 10 6/Κ范围内的材料构造。适合用于固定元件的材料包括但不限于钼(LCTE = 4.9X10 6/Κ)和某些钼合金(例如ΤΖΜ钼-99.2-99.5 重量% Μο、0.5 重量% Ti 和 0.08 重量% Zr)。
[0092]C.侧向和竖直联结的区段
[0093]如图11中所示,在用于生产多晶硅覆层的颗粒材料的流化床反应器中使用的分段的SiC衬300可以包括(i)第一管状壁310,也被称为初始壁,其具有圆柱形外表面并包含多个侧向联结的SiC区段(例如区段311、312、313),每个区段具有侧缘和作为管状壁310的一部分外表面的外表面;(ii)第二管状壁320,其位于第一管状壁310上方并与其相接,第二管状壁320具有圆柱形外表面并包含多个侧向相邻的SiC区段(例如区段321、322、323),每个区段具有侧缘和作为管状壁320的一部分外表面的外表面;(iii) 一定量的粘合材料(未示出),其被配置在第一管状壁310的每对相邻的侧向联结的SiC区段之间;(iv) 一定量的粘合材料(未示出),其被配置在第二管状壁320的每对相邻的侧向联结的SiC区段之间;以及(V) —定量的包含锂盐的粘合材料,所述粘合材料(未示出)被配置在第一与第二管状壁310、320之间。
[0094]图11中示出的代表性衬300在每个管状壁中包括6个侧向联结的SiC区段。例如,管状壁330包括SiC区段331-336。然而,本领域的普通技术人员将会理解,每个管状壁层可以包含更多或更少的SiC区段。每个管状壁层的区段可以被放置成使得每个SiC区段的侧缘相对于与所述区段竖直相邻的SiC区段的侧缘侧向交错。例如,区段332的侧缘322f、322h与下方的区段312、313和上方的区段332、333的侧缘侧向隔开。交错的排列方式有利地为衬300提供了额外的机械强度。
[0095]参考图11和图12,在某些实施方式中,第一管状壁310的每个SiC区段例如示例性区段312包含(i)外表面312a,其限定了管状壁310的一部分环形外表面,(ii)第一管状壁区段上缘表面312b,其限定了向上开口的第一管状壁区段的凹陷312c,(iii)第一侧缘表面312f,其限定了沿着第一侧缘表面312f的至少一部分长度侧向开口的凹陷(未示出),以及(iv)第二侧缘表面312h,其限定了沿着第二侧缘表面312h的至少一部分长度侧向延伸的突起312i,突起312i具有比第一侧缘表面的凹陷更小的尺寸。在某些实施方式中,第一管状壁310的每个SiC区段具有平坦的下缘表面(即所述下缘表面不包括凹陷或突起),从而在将衬插入到流化床反应器仓室中时便于气密密封。
[0096]第二管状壁320的
当前第4页1 2 3 4 5 6 
网友询问留言 已有0条留言
  • 还没有人留言评论。精彩留言会获得点赞!
1