Simulation of Silicon Carbide Converted Graphite by Chemical Vapor Reaction (Ⅰ)

화학적 기상 반응에 의한 탄화규소 피복 흑연의 시뮬레이션(Ⅰ)

A two-dimensional Monte Carlo simulation has been used to investigate the effect of the reaction temperature on the formation of the silicon carbide conversion layer near the surface of graphite substrate The carbothermal reduction of silica is the reaction mechanism of silicon carbide formation on graphite substrate by chemical vapor reaction methods. The chemical composition of silicon carbide conversion layer gradually changes from carbon to silicon carbide because gaseous reactants diffuse through micropores within graphite substrate and react with carbon at the surface of inner pores. The simulation was carried out under the condition of reaction temperature at 1900K, 2000K, 2100K and 2200K for 500MCS. It was found from the results of simulation that the thickness of silicon carbide conversion layer increases with reaction temperature.

2차원적 몬테 칼로 시뮬레이션을 사용하여, 화학적 기상 반응법에 의한 탄화규소 전환층의 생성에 미치는 온도의 영향을 조사하였다. 화학적 기상 반응법은 실리카의 열탄화 환원법에 근거하며, 흑연 기판의 탄소와 실리카 반응기체와의 화학적 반응에 의하여 탄화규소 전환층을 형성하는 방법이다. 탄화규소는 반응기체의 확산 및 반응과 같은 열적활성화 과정을 통하여 생성되기 때문에 탄화규소 전환층의 형성은 온도에 크게 의존함을 알 수 있다. 본 연구에서는 몬테 칼로법을 사용하여 삼각격자로 배열된 2차원적인 계에서 흑연 기판의 미세 기공을 따라 확산된 반응기체와 탄소와의 반응에 의해서 탄화규소가 형성되는 과정을 시뮬레이션을 행하였다. 반응 온도를 1900K, 2000K, 2100K, 2200K로 조건을 달리하여 시뮬레이션 하였으며, 그 계산 결과를 실험 결과와 비교하여 재현성을 검토하고 탄화규소 전환층의 두께와 화학적 조성 구배에 대한 반응 온도의 영향을 검증하기 위한 것이다.