等离子体刻蚀提纯冶金硅研究

通过自行设计的冷等离子体粉粒纯化系统,将硅粉撒进辉光放电区,以Ar气为反应气体,利用鞘层区域辉光放电的冷等离子体对硅粉料的作用,进行一系列的处理后,硅粉表面形貌平整度明显提高,纯度从98.75 9,6提高到99.56%.在此基础上,设计射频感应放电等离子体的振动倾斜反应室,经实验,将硅粉纯度提高到99.96 9,6,接近太阳级硅的要求,也为该研究未来的发展提供了新的思路和理论参考.     

冶金级硅氧化精炼提纯制备太阳能级硅研究进展

综述了目前冶金级硅氧化精炼制备太阳能级硅的研究进展,详细介绍了熔渣精炼、吹气氧化精炼和热等离子体精炼的方法和装置以及杂质的去除效果。研究发现:上述氧化精炼方法对硅中杂质元素Al、Ca、Cu、B、P等具有很好的去除效果;熔渣和吹气氧化精炼对Fe不明显,须借助于定向凝固方法才能彻底的去除;吹气氧化精炼和等离子体精炼对硅中B的去除效果十分明显,可使其降低至0.1ppmw以下,这为当前冶金法提纯制备太阳能级硅在技术和工艺上提供了很好的思路;通过氧化精炼,硅中杂质元素完全可以达到太阳能级硅的要求。本文提出,吹气氧化精炼(或等离子体精炼)与定向凝固精炼联合使用并形成规模化和连续化精炼装置是加快我国太阳能级硅产业化进程最切实可行的办法和措施。     

工业微硅粉在水泥、混凝土领域的应用

微硅粉是硅铁合金和工业硅冶炼时产生的一种超细硅质粉尘,它具有潜在的火山灰效应、微粒充填效应和滞水效应。本文对微硅粉的回收以及其在建筑学领域的应用进行了介绍,并对工业微硅粉今后发展的方向提出了相关建议,借以促进对微硅粉的了解和利用。     

纳米硅薄膜制备新技术——逐层生长法

介绍了利用逐层生长法（ｌａｙｅｒ ｂｙ ｌａｙｅｒ）在等离子体化学气相沉积系统中制备纳米硅薄膜，着重介绍了制备纳米硅薄膜的沉积过程和生长机制。指了氢基团为制备新技术发展的关键，并且将在今后纳米硅薄膜制备技术发展中起重要作用。     

PCVD涂硅的动力学研究

采用等离子体化学气相沉积（PCVD）法,在0．1－0．3mm厚的普通硅钢片表面涂硅,再进行短时间高温扩散,使硅钢片的含Si量增加到6．5％,铁损P10／50比原来钢片降低50％,其他磁性能也大有改善。试验结果表明,在460－600℃涂硅,其他条件不变,涂硅速度随温度升高而降低,并对等离子体反应的动力学和热力学进行了研究。     

ECR等离子体对硅表面的低温大面积氮化

利用电子回旋共振微波放电氮等离子体对单晶硅表面进行了低温大面积氮化的探索，通过样品表征和等离子体成分探测，分析讨论了氮化机理。结果表明，这种方法可以用于硅表面的低温氮化处理，获得大面积的均匀氮化硅表层。     

冷等离子体中的粉体研究

介绍了在冷等离子体中粉体研究的几个重要成果，分析了粉体在两种反应室结构中的运动、沉降时间及刻蚀状况。理论分析和实验结果表明带振动阴极的反应室在粉体表面刻蚀方面比传统阴极结构的反应室要优越得多。研究表明冷等离子体对硅粉纯化具有应用前景。     

添加剂对利用铝厂工业废渣研制的莫来石晶相结构的影响

采用铝厂工业废渣与硅石为原料合成莫来石材料,在配方中添加不同含量的硅灰粉尘矿化剂,用XRD和SEM表征各试样的晶相结构和显微结构。结果表明,最佳硅灰粉尘添加量为4.0%,该配方中莫来石含量最高,达88.1%。     

适用于纳米电子器件的超长硅纳米线合成

采用SiO为起始原料、Ar为载气，蒸发温度1300℃、压力1～2×104Pa的生长条件下，成功地合成了超长的单晶硅纳米线；以SiO和P205混合粉末为起始原料时在相同的生长条件下实现了对硅纳米线的掺杂；借助电感耦合等离子体质谱仪（ICPMS）分析了硅纳米线P掺杂效果；利用扫描电镜（SEM）、高分辨透射电镜（HRTEM）、X射线衍射仪（XDR）等检测手段对硅纳米线进行了形貌和结构的表征，测试结果表明在不同的沉积区域硅纳米线具有大致相同的直径，但其长度随着温度的升高而变长，在1180℃的生长区域，硅纳米线的长度达到了150μm；硅纳米线表面氧化层经HF和NH4F混合溶液处理后被完全剔除。     

金刚石膜在多孔硅发光中的应用

采用微波等离子体化学气相沉积（MPCVD）法成功地在多孔硅上沉积出均匀、致密的金刚石膜。光致发光测量表明,金刚石膜可以有效稳定多孔硅的发光波长和发光强度,具有明显的钝化效应。金刚石膜的这个特点再加上高硬度特性使金刚石膜成为多孔硅的一种潜在的钝化膜。     

Al_2O_3-TiO_2-ZrO_2含纳米结构等离子喷涂层的显微硬度及韧性

为了提高传统Al_2O_3+40%TiO_2等离子喷涂层的力学性能,将纳米结构的ZrO_2粉末引入热喷涂层,采用液相喷雾造粒的方法将纳米ZrO_2-准微米级Al_2O_3/TiO_2颗粒团聚成适用于等离子喷涂的微米级粉体,并用等离子喷涂技术制备出含有纳米结构的陶瓷涂层.利用X射线衍射仪、扫描电镜和显微硬度计等对涂层的微观结构和性能进行了检测.结果表明,最佳喷涂功率40 kW下制备的纳米陶瓷涂层的显微硬度和韧性比传统涂层有了明显提高.     

Velocity characterization of particulate debris from laser-produced plasmas used for extreme-ultraviolet lithography

Debris from laser-produced plasmas created with solid Sn and Au targets has been characterized according to speed and particulate size. Conditions for the experiments were those appropriate for producing an optimum laser-produced plasma emission at 13.5 nm for use in extreme-ultraviolet lithography. Results in the form of histogram data show that the speed distribution of the debris particulates is quite varied and in general exhibits an upper limit of ~640 m/s. In the case of Sn a peak in the velocity distribution is observed near 300 m/s. Small particulates, of the order of 1 μm or less, constitute the majority of the particulate emission in both materials. The implications for debris reduction based on the measurements are also discussed.     

TGO对热障涂层失效的作用分析

热生长氧化物(TGO)的形成与长大是热障涂层失效的根本原因。先在IC10高温合金基体上超音速火焰喷涂(HVOF)NiCoCrAlTaY粘结层(BC层),再等离子喷涂二元稀土氧化物稳定氧化锆Sc2O3-Y2O3-ZrO2,喷涂样在1 100℃恒温氧化,利用扫描电镜(SEM)、能谱仪对断面形貌、成分进行分析,讨论了TGO的形成机理及其与热障涂层失效的关系。结果表明:随着恒温氧化时间增加,TGO层底部的Al含量下降,上部、中间弥散颗粒及底部的Ni含量均增加,上部、中间弥散颗粒中Cr含量均减少;喷涂样氧化140 h后,TGO层由靠近陶瓷层的富(Cr,Al)2O3层、弥散其间的富Ni颗粒和靠近BC层的Al2O3层组成;TGO的生长速度先由Al与O2化学反应速度决定,接着受BC层金属元素扩散速度影响,最后由化学反应速度和扩散速度共同控制;减少TGO中的有害氧化物含量以降低涂层内的应力,可有效提高涂层的使用寿命。     

硅粉在冷等离子体中的刻蚀纯化

介绍了一种用直流辉光放电产生的冷等离子体对硅粉刻蚀纯化的方法。实验是在氩气氛中进行，结果表明硅粉纯度可由97．66％提高到98．47％。处理后的硅粉还可进行熔化-固化-粉碎再处理，因此是一种技术上可行的太阳级硅制备新方法。文中还应用反应室鞘层厚度、硅粉沉降平均速度、考虑高能粒子刻蚀作用的刻蚀速率方程等进行理论分析，结果显示，在一定的工艺参数下，刻蚀提纯是有效的。这也为粉体表面刻蚀研究提供了新的思路。     

硅粉在带振动阴极反应室中的刻蚀

文中提供了带倾斜角振动171极的等离子体反应室及他用于刻蚀硅粉的实验结果。振动171极上硅粉的运动分析表明其在反应区滞留的时间可达数分钟之久，这就使低纯硅粉的纯化处理可一次完成。刻蚀速率模型几个关键公式的计算结果表明中性高能粒子的刻蚀效果不可忽视。理论分析与实验数据大致吻合，这证明新的反应室用于粉粒表面刻蚀和纯化都大大优于立式反应室。     

影响微粒复合沉积的诸因素

复合镀层中固体微粒的含量决定其硬度、耐腐蚀、抗磨等性能,而影响微粒与基质金属复合沉积的因素很多,如电流密度、微粒表面电荷、温度、pH值、搅拌方式等.介绍了影响复合电镀微粒共沉积的各种因素,分析了诸因素在复合镀层形成过程中所起的具体作用,探讨了微粒与基质金属共沉积的机理.概述了纳米微粒解团聚的方法,指出了今后复合电镀的研究方向.     

Rapid fabrication of in situ TiC particulates reinforced Fe-based composites by spark plasma sintering

TiC particulates reinforced Fe-based composites have been fabricated using ferrotitanium and carbon black powders with the combination of in situ and spark plasma sintering (SPS) technique. The sintering and densification behaviors were investigated. The results show that when the composite was sintered at 1150 °C for 5 min, the maximum relative density and hardness are 99.2% and 83.2 HRA, respectively. The phase evolution during sintering indicates that the in situ reaction occurs evidently between 850 °C and 1050 °C. The microstructure investigation demonstrates that with the rapid in situ SPS technique, fine TiC particulates with a size of ~ 1 μm are homogeneously distributed in the matrix.     

Wear behavior of TiB<Subscript>2</Subscript> inoculated 20Cr–3Mo–4C high chromium white cast irons

FeTi, B₂O₃, Al, and FeW particulates, approximately 40–60 μm in size, were mixed in stoichiometric ratio and sintered at 1,200 °C. The sintered particulates were added as 5 wt% to molten high chromium white cast iron over 50 C-deg above the melting temperature, and stirred at 1,000 rpm. The samples were investigated in three groups: (1) high Cr white cast iron inoculated by the particulates sintered from Al–FeTi–B₂O₃ particulates; (2) high Cr white cast iron inoculated by the sintered particulates derived from Al–FeTi, B₂O₃, and FeW particulates; and (3) specimens of the second group that were subsequently homogenized. The microhardness of ceramic particulates was measured as 2,800–3,400 HV₁₀. The effect of sintered particulate volume fraction on the abrasive wear resistance of the high chromium white cast iron was determined. The wear resistance and hardness of the composites improved significantly as a result of particulate inoculation. The application of the homogenization heat treatment to the inoculated samples produced a microstructure having homogeneously distributed particulates.     

Characterization of Gradient Ni-Fe/SiC Composite Coating on Mild Steel by Thermal Spraying in Combination with Laser Cladding

0 IntroductionMetal matrix composites(MMCs)can usuallyprovide a high stiffness to weight ratio and high wearresistance,and a material with a surface MMC hasthe potential to develop these properties on its sur-face[1].And laser cladding has been found to be anefficient technique to prepare MMC coatings on thesubstrates such as Al-based alloy,steel,brass andbronze[2~4].Among various MMC coatings preparedby laser cladding,those reinforced with oxides(mainly Al2O3)and carbides(TiC,SiC,B4C,…