确定取向铝单晶制备工艺的研究

为获得制备确定取向铝单晶试样的最优工艺参数,文中采用定向凝固设备结合籽晶法,研究了不同坩埚材料、加热温度及抽拉速度等对铝单晶试样质量的影响.实验结果表明:采用氮化硼(白石墨)坩埚,加热温度(850±5)℃下保温1h,在生长通道时抽拉速度为1μm/s,在单晶生长部分抽拉速度为8μm/s,达到引晶效果,试棒的初始取向与籽晶的取向一致.     

单晶铜线材的表面氧化研究

为了解决单晶铜线材在存储过程中的氧化问题,本文通过氧化增重实验,对不同组织、不同纯度铜线材的表面氧化行为进行了研究.结果表明:温度的高低对铜线材的氧化速率起决定性作用,不同铜线材对温度的敏感程度不同.单晶铜的氧化速率低于多晶铜,纯度越高的单晶铜抗氧化性能越好.单晶铜的氧化速率与其晶粒取向有关,生长方向为<100>的单晶铜更容易氧化.铜线材的氧化速率是由Cu2O的生长速度控制的,主要因素是铜离子向外扩散的速率.低纯单晶铜和多晶铜的氧化膜均容易脱落,不能对基体起到应有的保护作用.     

单晶铜线材品粒演化过程的元胞自动机法模拟

对单晶连铸生产单晶铜线材的生产过程中晶粒演化过程进行模拟.可跟踪显示晶体转变过程,定量预测晶粒形貌和晶粒度,得到工艺参数之间的合理匹配,进而通过改变工艺参数,获得理想的显微组织.通过分析单晶连铸的生产工艺过程建立数学物理模型,使用CA法模拟出了单晶铜组织演变过程和各个工艺因素对演变结果的影响.并将模拟结果与实验结果进行了比较分析.模拟结果显示:各个晶粒在生长时由于不同晶面上的择优生长,最后形成取向为<100>的单晶组织;连铸速度对固液界面的形状、位置和晶粒淘汰过程的影响较大,其他条件对演变影响不显著.     

弛豫铁电单晶生长技术进展与现状

弛豫铁电单晶有着高压电常数,高介电常数,高应变,高储能密度等一系列极其优异的性能,广泛应用于医学成像、通信和超声器件等众多方面.弛豫铁电单晶生长技术的研究一直是该领域经久不衰的热点问题,本文结合课题组在弛豫铁电单晶生长技术方面的研究工作和实践经验,综述了近年来弛豫铁电单晶的生长工艺、存在的问题以及未来的发展方向等.     

优质LiNbO_3单晶的生长

为了生长优质LN晶体,我们对原料配比,热场、退火和极化等条件进行了研究。生长出质量较好的LN单晶。用于制作体电光调制器、单块双45°电光Q开关、钛扩散LN平面光波导、声表面波延迟线等器件,性能稳定,质量良好。     

镍基单晶合金[011]取向γ′相筏形化的有限元分析

研究1 040℃、137 MPa拉伸蠕变期间[011]取向镍基单晶高温合金中γ′相的演化方式.采用三维有限元方法计算单晶合金在有/无外加载荷时von Mises应力及弹性应变能密度在γ和γ′两相中的分布.结果表明:沿[011]取向施加拉伸应力时,(001)晶面的von Mises应力远大于(001)晶面的Von Mises应力,3个晶面的应变能密度差异驱动γ′相形成元素从变形较大的(001)晶面向变形较小的(010)和(100)晶面扩散,而γ相形成元素反向扩散,导致γ′相沿[010]和[100]取向扩散生长,形成垂直于[001]方向且与应力轴倾斜成45°角的层片状筏形组织.     

区熔连铸法制备单晶铜的铸型温度场分布

利用区域熔化-热型连铸法制备单晶铜线材这项新技术中,能否通过控制不同的加热功率和牵引速度来控制铸型温度场的合理分布是成功生产单晶线材的关键.本实验在加热功率为7 kw,8 kw和9 kw,牵引速度为40 r/min,60 r/min,80 r/min和100 r/min,对金属钼丝牵引的铸型温度和型口温度进行了测量,并对每组线材的组织演化过程及单晶的生长方向进行观察、分析和标定. 结果显示,铸型温度主要受加热功率控制,而型口温度主要受牵引速度的影响;当加热功率与牵引速度在一定范围内匹配时,铸型温度场分布合理,可在一个较大的工艺控制范围内生产出无限长小直径单晶铜线材.     

单晶铜线材在制备过程中的晶粒演化

采用了热型连续铸造方法,选用相同的工艺参数制备出不同直径的铜线材,用光学显微镜分析了线材晶粒形成及生长过程.结果表明:在一定的牵引速度下,纯铜线材晶粒生长的特征是从引晶开始阶段的等轴多晶体渐渐演化为柱状多晶体,最终形成单晶体;随着线材直径的增大,起始晶粒个数在增加;生长成单晶的时间也在增加,经X射线衍射和透射电镜分析能够确定,单晶铜线材晶体择优生长方向为<100>.     

CA法模拟各向异性和Gibbs-Thomson参数对枝晶生长的影响

基于溶质扩散和界面能的作用,考虑成分过冷、曲率过冷、界面能各向异性和界面扰动等因素,建立了单个枝晶的生长模型.应用该模型将有限体积法与元胞自动机相结合,对Al-4%wtCu合金的枝晶生长过程进行了计算机模拟研究.结果发现:界面能各向异性和Gibbs-Thomson参数对枝晶的形貌和生长速度有着重要影响,随着Gibbs-Thomson系数和各向异性强度的减小,枝晶臂沿优先生长方向出现分裂,且生长速度也随之减小.     

等离子炬焰熔法单晶生长炉温度场分布的仿真模拟

根据等离子炬焰熔法单晶生长结构特征,利用Fluent软件分析了等离子温度、燃气速度、外冷气速度、炉体结构对温度场的影响.结果表明,随着等离子体温度升高,轴向和纵向温度梯度增加,生长室温度整体升高;随着燃气速度的增加,生长界面处轴向和径向温度升高,但热源处径向温度下降;随着外冷气的增加,壁面温度降低;增加到一定数值后,作...     

CZ单晶炉中碳和氧的产生及其对单晶硅生长的影响

以FerroTec集团生产的FT-CZ2008型单晶炉为研究对象,介绍CZ单晶炉的基本结构,阐述单晶硅的生长工艺.从单晶炉炉体结构和单晶硅的生产工艺及其他因素共3个方面分析该系统中影响碳和氧生成的因素,并给出实验数据分析结果,得出碳和氧对单晶硅生产质量的影响程度,期望对企业进一步改进单晶炉结构、革新单晶硅生长工艺、提高单晶硅生产质量有所帮助.     

单晶金刚石生长过程中的应力研究

使用实验室自制的10 kW微波等离子体设备,研究单晶金刚石不同生长阶段的应力表现形式。通过等离子状态参数模拟和发射光谱诊断,研究不同生长阶段几种主要基团的分布和含量;通过扫描电子显微镜和拉曼光谱仪对金刚石的表面形貌和结晶质量进行表征。在整个生长阶段,单晶金刚石边缘区域的电场密度和等离子密度逐渐增强,在功率一定的情况下,中间区域的等离子密度会削弱,并且随着时间延长厚度增加,等离子体状态参数差别越明显,导致单晶金刚石生长模式发生改变,表面的层状生长改为梯度生长,边缘的多取向竞争生长失衡,取向杂乱的多晶在边缘处产生,在这种生长模式影响下,单晶金刚石的生长应力和热应力交替影响其生长状态。结果导致在生长初期,单晶金刚石应力较小且分布均匀,随着时间延长厚度增加,单晶金刚石受缺陷导致的生长应力和温差导致的热应力影响递增,产生裂纹。     

再结晶石墨的形成机制

用高温高压温度梯度法作为实验手段来生长优质宝石级金刚石单晶。发现在金刚石合成的稳定区内(人造石墨碳源已完整为金刚石,而且籽晶上有宝石级金刚石单晶的持续生长),结晶性完整的亚稳态再结晶石墨更容易在相对低压高温区出现,其成核驱动力小于金刚石。本文还首次从过剩溶解度角度讨论了再结晶石墨的形成过程。研究表明:在金属触媒溶液中由高温端扩散下来的大量碳源处于过饱和状态时,再结晶石墨是作为一种中间相首先出现,当压力、温度合适时,再结晶石墨会再次成核为金刚石单晶,否则,再结晶石墨就会稳定保留下来。     

Ho_2O_3对PZN-9PT相结构和介电性能的影响

为了研究Ho_2O_3对PZN-9PT单晶相结构、相变温度及弛豫特性的影响,通过高温溶液法生长了PZN-9PT单晶和Ho_2O_3改性PZN-9PT单晶.采用X射线衍射仪分析了所生长的单晶的相结构,通过测定介电常数和温度之间的关系确定了单晶的相变温度,利用洛伦兹公式和Vogel-Fulcher公式表征了Ho_2O_3改性PZN-9PT单晶的弥散相变和频率色散特性.研究结果表明:PZN-9PT单晶和Ho_2O_3改性的PZN-9PT单晶具有纯的钙钛矿结构相,PZN-9PT单晶和Ho_2O_3改性的PZN-9PT单晶的居里温度接近(约为175℃),但是Ho_2O_3改性的PZN-9PT单晶的三方-四方相变温度为102.3℃,其高于PZN-9PT单晶(约为90℃).通过洛伦兹公式和Vogel-Fulcher公式拟合结果得出Ho_2O_3改性的PZN-9PT单晶具有典型的弥散相变和频率色散特性.     

氮化铝体单晶生长技术研究进展(英文)

评述氮化铝体单晶生长技术中常用的金属铝直接氮化法、溶解生长法、氢化物气相外延法和物理气相传输法.指出氢化物气相外延法和物理气相传输法是前景看好的生长氮化铝体单晶方法.介绍本课题组对物理气相传输法的一些改进.认为生长大尺寸氮化铝单晶体的研究将集中在精确控制生长条件、选择合适的坩埚材料、优化制备工艺和制备优质氮化铝籽晶等方面.     

醋酸锰与草酸的低热固相反应机理研究

研究了醋酸锰与草酸的低热固相反应,利用XRD 对反应机理进行了探索,得出在此反应体系中,反应是4个步骤(扩散、反应、成核、生长)中速度较慢的步骤,因此反应是速度控制步骤.     

冷拔工艺对工业单晶铜线材组织和力学性能的影响

单晶铜线材常需经过冷拔变形才能使用,冷拔变形导致单晶铜线材的微观组织发生改变,影响其性能.文中在不同的冷拔工艺下,对热型连铸工业单晶铜线材进行了冷拔变形实验,分析了冷拔工艺对其组织和力学性能的影响.结果表明:当总体真应变一定时,较小的相邻模具真应变量和较低冷拔速度仅能使工业单晶铜线材内部晶粒拉长、变细.增加相邻模具真应变和冷拔速度均会导致线材内部局部区域出现形变位错界面和形变孪晶.随着冷拔速度和相邻模具真应变的增加,冷拔工业单晶铜线材的强度增加、延伸率下降.采用较低的冷拔速度,较小的相邻模具间真应变,工业单晶铜线材优异的塑性得以较好的延续,穿模成功率提升,冷拔过程中的断线率降低.     

光学质量大尺寸蓝宝石单晶工艺研究

分析了泡生法生长大尺寸、光学质量蓝宝石单晶工艺,探讨了影响蓝宝石晶体生长的9大因素:1温场的轴向和径向温度梯度大小对晶体生长的影响;2氧化锆层对晶体质量的影响;3原料对晶体生长的影响;4籽晶的质量和晶向对晶体生长的影响;5引晶对晶体中残余应力、位错和晶界的影响;6放肩角度对晶体的影响;7等径生长速度对晶体的影响;8收尾拉脱与否对晶体质量的影响;9退火时间长短对晶体的影响.通过分析各影响因素,改进生长工艺,成功生长出70 kg蓝宝石单晶.对其进行表征发现,在晶体气泡、晶体方向和应力等方面均达到发光二极管芯片衬底要求.     

PZN-9PT单晶生长及电学性能研究

弛豫铁电单晶是目前电子材料研究的热点,而制备技术是解决该材料应用的关键.为了考察PZN-9PT晶体的生长形态、结构和性能,本文采用高温溶液法生长了PZN-9PT单晶,采用XRD表征了其相结构,采用相关电学性能测试方法表征了其介电、压电、电滞回线和机电耦合系数等电学性能.研究结果表明,采用高温溶液法可以制备出纯钙钛矿结构的PZN-9PT单晶,晶体呈淡黄色多面体形态,其三方-四方相转变温度为89℃,居里温度为175℃,[110]切型PZN-9PT单晶的压电常数为339 pC/N,矫顽场为8.7 kV/cm.     

拉晶速度对HgCdTe—Bridgman系统热场分布影响的研究

用数值计算方法研究了在Ｂｒｉｄｇｍａｎ系统中生长ＨｇＣｄＴｅ晶体时拉晶速度对热场分布的影响，计算结果表明，大的晶速度会造成固液界面向下位移，并使之凹隐现象加剧，不利于获得径向均匀性好的单晶材料。