磁场直拉硅单晶生长技术的研究现状与发展

当前,硅材料在半导体领域和太阳能领域仍然占据着主要地位。随着科技的发展和技术的进步,集成电路和太阳能电池生产工艺都对硅材料提出了新的要求,大直径、高质量硅单晶的生长技术成为当前半导体材料领域和太阳能领域的研发热点。如果硅单晶直径增大,那么投料量必将加大,坩埚直径和热场尺寸也相应增大,必将导致熔体中热对流加剧。     

热力耦合作用下薄壁均热板的力学特性分析

随着航天技术的快速发展,高功耗、大尺寸电子元件的散热问题亟待解决。基于被动式两相热输运机理的大面积薄壁均热板提供了一种有前景的高效散热选择,同时大面积、薄壁的结构特点也为其流-热-力耦合设计带来了一系列挑战。基于弹性力学理论与有限元分析方法,分析了承力单元各结构参数的力学构效关系,并研究了在不同压力场、温度场、热-力耦合场下腔体应力的变化规律。仿真结果表明,承力单元最大应力与孔隙率、承力柱直径呈指数关系。当只考虑腔体内部温度场时,腔体热应力与承力柱直径正相关,与孔隙率和板厚负相关。温度场和压力场在承力结构的不同部位会导致不同的拉、压应力效果,腔体的表观最大应力受到温度场与压力场两种作用相互叠加或抵消的影响。     

温度场中输流碳纳米管的热弹性参数振动稳定性分析

应用非局部粘弹性欧拉梁模型研究不同温度场中输送脉动流碳纳米管的热弹性参数振动稳定性问题。包含有小尺度项和热效应项的控制方程通过Galerkin法离散后,用平均法对其进行求解,得到了管道稳定性边界的解析表达式。利用数值算例分析各参数对稳定性边界的影响发现:纳米管在高温温度场中的参数振动稳定性要比低温场中降低很多;提高温度变化量和非局部参数值,在低温场中可以增强系统稳定性,而在高温场中却会降低系统稳定性;不论在高温还是低温场中,提高纳米管粘弹性系数都会增强系统稳定性,但在高温场中,管材粘弹性的这种作用会比在低温场中降低很多。该文结论可为输流纳米机械的结构设计和热弹性振动分析提供理论 基础。     

CZ单晶炉晶体生长控制系统

针对目前单晶炉设备厂家较多,相对给设备维护带来不便,但是设备大同小异。在此介绍了直径控制的图像采集及控制原理,单晶热场温度的采集及控制原理,PID的控制原理以及PID在单晶生长过程中的应用,将直径控制与温度控制在单晶生长过程中实现互相调节互相补充,实现了自动控制保证了单晶品质。     

硫促进剂对单壁纳米碳管生成的影响

研究了有机物催化热解法中硫生长促进剂对单壁纳米碳管生成的影响，结果表明，含硫生长促进剂能促进单壁纳米碳管的生成，提高产率，并改变其直径数值的分布；促进剂的添加量大，纳米碳管的直径也大。     

高导热大直径中间相沥青炭纤维的研制及结构表征

中间相沥青炭纤维由于其石墨晶体结构沿纤维轴高度择优取向,具有极高的热导。报道了高热导石墨材料开发研究的初步结果,用萘系中间相沥青制备了大直径炭纤维,并用测定炭丝电阻率的方法估算其热导系数。结果表明,尽管炭纤维的力学性能随丝径的增大而降低,但其热导率却随丝径增大而升高。     

多壁碳纳米管对正十八烷相变性能的影响

采用几种不同类型的多壁碳纳米管与正十八烷混合,从官能团种类、多壁碳纳米管的直径和长度及含量等多方面来考察多壁碳纳米管对正十八烷相变性能的影响.实验中将高导热系数的多壁碳纳米管添加入正十八烷中后,混合物的相变温度变化不大,而热焓效率明显降低,且多壁碳纳米管含量越高,热焓效率降低幅度越大.当多壁碳纳米管的含量相同时,含有官能团化多壁碳纳米管的正十八烷的热焓效率低于常规多壁碳纳米管体系.并且混合物的热焓效率随多壁碳纳米管直径的降低迅速下降,而多壁碳纳米管的长度对热焓效率影响不大.结果表明,多壁碳纳米管表面对于正十八烷的吸附是造成热焓效率下降的主要原因.     

四角切向燃烧锅炉燃烧器区空气立场的对炉内工况影响

[摘要]四角切圆燃烧方式的传统做法是使一、二次风射流在炉内同向正切或反切于同一假想圆,形成一股一、二次风旋转上升的气流。但在实际运行中,由于炉膛出口处的气流存在残余旋转,从而造成了水平烟道两侧烟气的温度场和速度场分布不均,过热器的热偏差较大,甚至引起爆管,若假想切圆直径过大,则火焰太靠近炉墙,易引起水冷壁结渣和燃烧器烧损变形;若假想切圆直径过小,则着火不稳定,炉内气流扰动强度差,而且还不利于燃料的燃尽。     

大直径深孔采矿爆破震动对凿岩巷道围岩稳定性影响研究

为了研究矿山采用大直径深孔爆破方案采矿作业中爆破震动对凿岩巷道囤岩的影响,以实测爆破震动荷栽为依据,用FLAC3D3.0版作为基本计算工具,从采矿巷道的应力场和变形场的研究着手,研究在爆破震动荷载作用下凿岩巷道的固岩应力场、变形场和塑性区的状况及其变化特征,最终分析得出大直径深孔爆破震动荷载对凿岩巷道囤岩的影响.模拟过程中,相应监测点的变化过程体现了爆破震动对围岩影响的特点.     

中空45钢棒材摩擦焊接工艺研究

为了改善大直径中空45~#钢棒材的连续驱动摩擦焊接性,采用二级加压方法进行了外径42 mm,内径26 mm的45~#钢连续驱动摩擦焊接.试验结果表明,焊接热输入随着摩擦时间、旋转速度的增大而增大,当摩擦时间较短、旋转速度较低时,采用较大的顶锻力、二级摩擦力不能显著增加焊接热输入,导致无法顶锻,产生严重的焊接缺陷.对于无缺陷接头,接头最大强度系数达到80.9%,接头中未发现熔化现象,焊缝发生动态再结晶,热机影响区和部分正火区出现魏氏体组织.接头冲击试验发现,力学性能优异的接头薄弱区位于部分正火区,而焊接热输入较高的接头薄弱区位于热机影响区.焊接热输入较低难于获得缺陷的焊接接头,焊接热输入过大显著降低接头力学性能.     

垂直Bridgman法生长CaF2单晶传热过程的数值分析

采用有限元法对大尺寸氟化钙单晶的生长过程进行了传热分析,准稳态模型简化模拟计算过程.研究了梯度区不同的温度梯度对界面形状和晶体生长速度的影响,讨论了辐射传热对晶体生长过程传热的影响.研究表明:晶体生长过程中界面凸度发生变化;晶体生长速率与坩埚下降速率不一致;25 K/cm为合适的梯度区温度梯度;晶体内部辐射传热对单晶生长传热过程有重要影响.计算结果表明,3个时期的固相等温线的曲率小于液相的.根据数值模拟结果进行了晶体生长实验,生长出的晶体完整,透明,无宏观缺陷.     

垂直布里奇曼法CdZnTe晶体生长过程的数值分析

模拟计算了半导体材料CdZnTe布里奇曼法单晶体生长过程，分析了熔体的过热温度、坩埚侧面强化换热以及坩埚加速旋转(ACRT)等因素对结晶界面的形态和晶体组分偏析的影响。结果表明：当熔体的过热温度减小时，熔体中自然对流的强度显著降低，固液界面的凹陷深度有所增加，晶体的轴向等浓度区显著加长，而晶体组分的径向偏析明显增大，坩埚的侧面强化换热增加了自然对流强度，也增大了固液界面的凹陷，但是对溶质成分的偏析影响较小，坩埚加速旋转引起的强迫对流强度远大于自然对流，显著增大了固液界面的凹陷，使熔体中的溶质分布成为均一的浓度场，显著减小了晶体组分的径向偏析，增加了晶体组分的轴向偏析。     

Influence of heat distribution and zone shape in the floating zone growth of selected oxide compounds

The effects of heat distribution, process parameters, and the ambient atmosphere on the characteristics of the molten zone are considered for floating zone (FZ) crystal growth of selected oxide compounds with special reference to cuprates. The outer shape of the FZ, which is stabilized only by capillary forces, and the interfaces between melt and growing crystal are decisive for process stability and crystal perfection. They do not only depend on external parameters such as zone heights, growth velocity, and rotation mode but are closely related to the phase diagram and the constitution of the individual substance. Therefore, the choice of the optimum process conditions is a subtle balance of parameters like appropriate focusing or defocusing of the light, the direction of growth and the ambient atmosphere, which are adapted to the individual substance. A pyrometric method of FZ temperature measurement was developed as an appropriate tool for process control.     

2101节镍双相不锈钢立式连铸板坯的组织转变

分析了2101双相不锈钢实际铸坯的宏观晶粒分布和微观组织转变。结果表明,2101双相不锈钢的柱状晶向等轴晶转变(CET转变)发生在二冷2区末端距铸坯表面25 mm处。在此区域内适当降低铸坯表面冷却强度有助于减小坯壳内部温度梯度促进CET转变,提高铸坯的等轴晶率和扩大角部的等轴晶区域;对微观组织的分析发现,在二冷6区之后提高冷却强度可调整铸坯中心形成的奥氏体形态,有利于晶内及晶界处奥氏体细化和减小晶界处针状奥氏体组织的数量和尺寸,从而在一定程度上提高铸坯的热变形能力。     

表面处理对第二代单晶高温合金胞状再结晶的影响

对第二代镍基单晶高温合金进行表面处理并在1000～1200℃保温,研究表面加工工艺和热处理条件对胞状再结晶行为的影响.结果表明:磨削、吹砂、喷丸试样热处理后表面均发生了胞状再结晶,其生成厚度依次增加.喷丸试样经1200℃/50h后胞状再结晶区厚度可达0.1mm,晶团之间及与基体之间存在取向差小于5°的小角晶界和35～4...     

饱和岩土介质地埋群管传热特性分析

该文利用格林函数法建立了半无限岩土介质传热计算模型,讨论了介质内过余温度场分布。结果表明:半无限热源作用下介质内温度响应在孔壁处最大,随离孔壁距离的增加呈指数衰减;随时间的增加而增大,并向周围岩土体扩散,热作用半径逐渐增大;地埋群管情形下,钻孔间距对孔壁温度影响明显,钻孔的布置形式对孔壁温度影响不明显,建议了最佳孔距的计算方法。提出了地表最大影响深度计算公式,计算表明地表仅影响其临近区域的温度分布,离地表较远处影响很小,地表的影响深度随时间增加而增大。但小于20 m,对地表下恒温层影响不大。     

Oxygen Permeation Behaviors and Hardening Effect of Titanium Alloys at High Temperature

In order to improve the surface hardness and wear resistance of Ti and Ti alloy components, an oxygen permeationtreatment (OPT) was developed. The oxygen permeation behaviors of three Ti alloys, TA2, TB5 and TC11, treatedin air with O-P medium at high temperature have been studied. The results show that the O-P treatment cansignificantly improve the surface hardness of Ti alloys. The oxidation mass-gain of β-Ti alloy (TB5) is much higherthan α-Ti alloy (TA2) under the same condition, while α β Ti alloy (TC11) is the lowest. All the Ti alloys treatedat this condition produce two surface layers: the outer layer consists mainly of TiO2, as well as trace of other oxides,and the inner layer consists of a Ti-O interstitial solid solution formed by the diffusion of oxygen in α crystal latticeThick scales of β Ti alloy (TB5) are easily formed depending mainly on the poor solid solution content of oxygen,while deep solution layer can be formed since partial β phase has been transformed into α phase. The scales of α-βTi alloy (TC11) are very thin and compact. Aluminum-rich zone, as well as deficient zone, is found in oxide layerrs.A crystallographic characterization of oxygen solution layer has been performed and evaluated by crystallographiclattice constant.     

Ti–43Al合金薄板连铸过程的数值模拟及微观组织预测

目的 研究真空条件下Ti–43Al合金在连铸过程中的传热特性及其微观组织特点。方法 通过ProCAST铸造仿真软件,基于非稳态连铸计算模型建立了连铸过程的温度场模型,获得了连铸板材在凝固过程中的温度场及其固相率的分布规律,并采用CAFE计算模块对连铸板材的微观组织结果进行了预测。结果 连铸坯表面与结晶器接触的位置温度下降速度较快,熔池的深度在整个连铸过程中处在较为合理的水平上;连铸板材两侧表面的细晶区非常狭窄,并形成了由板材表面向板材心部生长的柱状晶区,在靠近铸件心部的位置发生了CET转变。结论 越靠近铸坯心部,温度梯度和过冷度越小,越有利于发生CET转变,使铸坯由外生长转变为内生长。数值模拟预测所得的结果与验证实验结果吻合得较好。     

Calculation of stationary heat transfer zone in conduits under cooldown

The heat transfer zone was investigated theoretically as a one-dimensional problem for the cooldown of cryogenic conduits with constant and temperature-dependent physical parameters. It was found that at constant parameters the stationary heat transfer zone does not reach its finite value. If the heat capacity of the conduit wall increases with temperature, the zone assumes a stationary value. The analytical expressions derived allow the heat transfer zone to be calculated. Recommendations are offered on the application of the equations to estimate the cooldown time and the axial and transverse temperature gradients within the heat transfer zone.     

Lattice dynamics of layered ferroelectric semiconductor compound TlGaSe2

We present the first-principles calculation of the lattice dynamics of the TlGaSe₂ ternary semiconductor having highly anisotropic crystal structure. Calculations have been performed using open-source code ABINIT on the basis of the density functional perturbation theory within the plane-wave pseudopotential approach. Results on the frequencies of phonon modes in the centre of Brilloin zone and the dispersion of transverse shear acoustic branch of the phonon spectra agree well with the experimental data on Raman scattering, infrared reflectivity and ultrasound wave propagation in TlGaSe₂. The calculated and experimental temperature dependencies of heat capacity are in a good agreement up to the room temperature. Along the layer, the low-frequency acoustic branch displays the bending wave behavior which is characteristic of the layer crystal structures.