Ba源配比对MOCVD法制备YBCO薄膜性能的影响研究

采用单一液相混合源进液及闪蒸的MOCVD系统在LaAlO₃(001)单晶基片上制备YBa₂Cu₃O_7-x(YBCO)薄膜, 研究混合源中Ba含量对YBCO超导薄膜成分、结构及电流承载能力的影响。结果表明, 当Ba含量较小时, YBCO薄膜中易于形成尺寸较小的CuO颗粒; 随着Ba含量的增加, 薄膜中形成Ba₂CuO₃晶粒, 并且Ba₂CuO₃晶粒尺寸随Ba含量的增加而逐渐增大。杂质相的含量、尺寸以及与YBCO的晶格匹配程度对YBCO薄膜的双轴取向生长和电流承载能力具有重要影响。当原料摩尔配比Ba/Y=3.9时, 成功制备出了具有优异面内面外取向、结构致密的YBCO超导薄膜, 77 K下的300 nm厚度薄膜的临界电流密度达到4.0 MA/cm², 该研究结果对于第二代涂层导体的发展具有重要意义。     

MOCVD法制备YBCO高温超导体所需前驱盐的制备研究

通过金属有机源化学气相沉积技术(MOCVD)已可制得Ic达280 A/cm,Ic×L为300330 A.m的高性能YBCO带材,表现出巨大的优势和诱人的应用前景。进一步提高前驱盐的挥发性和批次稳定性不但能降低YBCO带材的生产成本、也能提高其性能稳定性。本研究报道了MOCVD法制备YBCO所需β二酮中间体TMHD及其钇、钡、铜金属有机前驱盐的制备,通过红外光谱和核磁共振谱对其化学结构予以确认;同时以金属钡与TMHD在正戊烷或正己烷中制备了无水β-二酮钡盐(Ba[tmhd]2),随后用五乙烯六胺为辅助配体(L)制备了挥发性更好的无水复合配体钡盐(Ba[tmhd]2.L),并通过热重分析技术比较了各前驱盐的挥发性,结果表明:辅助配体五乙烯六胺对提高钡盐挥发性作用显著。     

振荡流反应器内流体流动的三维数值模拟

利用ANSYS有限元分析软件对振荡流反应器中流体的流动进行了三维有限元瞬态模拟和连续分析，通过对整个振荡周期内不同瞬时速度场的模拟和连续分析，获得了整个振荡周期内，振荡流反应器内流场的变化规律，并通过对比得出了相同振荡条件下牛顿流体与非牛顿流体在反应器内流形的不同，以上的结论为工程实际中应用振荡流反应器提供了一定的指导作用。     

氧离子束辅助激光制备具有组构的YBCO薄膜

应用氧离子束辅助准分子脉冲激光沉积薄膜技术,先在ＮｉＣｒ合金（Ｈａｓｔｅｌｌｏｙ ｃ－２７５）基底上在室温下淀积具有平面织构的钇稳锆（ＹＳＺ） 缓冲层薄膜,再在 ＹＳＺ／ＮｉＣｒ基底上在 ７５０℃下制备具有平面织构和高临界电流密度的 ＹＢａ２Ｃｕ３Ｏ７－Ｘ（ＹＢＣＯ）薄膜、 ＹＳＺ和 ＹＢＣＯ薄膜都为 ｃ－轴取向和平面织构的, ＹＳＺ（２０２）和 ＹＢＣＯ（１０３）的 Ｘ射线扫描衍射峰的全宽半峰值分别为 １８＇和 １１＇．ＹＢＣＯ薄膜的临界温度和临界电流密度分别为 ９０Ｋ（Ｒ＝０）和 ７．９ｘ１０５Ａ／ｃｍ２（７７Ｋ,零磁场）．     

Ni—Cr衬底上MOCVD法制备YSZ过渡层的研究

用ＭＯＣＶＤ方法在柔性金属上衬底上沉积超导膜是潜在的实用高温超导成材方法。用适当方法原位快速地制备有择优取向的防扩散过渡层是其中的关键。本文报导用有机源Ｙ（ｄｐｍ）３和Ｚｒ（ｄｐｍ）４，采用ＭＯＣＶＤ方法在Ｎｉ基合金衬底上沉积了Ｙ稳定的ＺｒＯ２立方相过渡层，厚度约０．５μｍ。文中研究了氧分压和沉积温度对ＹＳＺ结晶和择优取向的影响。结果表明，在生长压力为１３０Ｐａ时，氧分压低至２０Ｐａ，制备出（１１     

轴向固定床反应器内压降的数值模拟与分析

固定床反应器的压降变化对化学反应效果影响较大,而以实验为主的研究方法无法实时和形象地表达固定床内压降的变化规律.在CSP概念的基础上,以不同管径比为参数建立了轴向固定床反应器的物理模型;利用计算流体动力学软件FLUENT对空隙率ψ=0.48、0.63和0.69等3种不同的催化剂排布方式进行了数值模拟,结果表明,ψ=0.48时反应器内压降最大,而ψ=0.63、0.69时反应器内出现多个回流区域,其耦合结果使整个反应器内的压降在ψ=0.69时最小.分析认为,对于不同类型的化学反应,应采用不同的催化剂排布方式才能达到最佳的反应效果.     

氧离子束辅助激光制备具有织构的YBCO薄膜

应用氧离子束辅助准分子脉冲激光沉积薄膜技术,先在NiCr合金(Hastelloy c-275)基底上在室温下淀积具有平面织构的钇稳锆(YSZ)缓冲层薄膜,再在YSZ/NiCr基底上在750℃下制备具有平面织构和高临界电流密度的YBa2Cu3O7-x(YBCO)薄膜.YSZ和YBCO薄膜都为c-轴取向和平面织构的,YSZ(202)和YBCO(103)的X射线扫描衍射峰的全宽半峰值分别为18°和11°.YBCO薄膜的临界温度和临界电流密度分别为90K(R=0)和7.9×105A/cm2(77K,零磁场).     

硝酸盐PAD法快速制备YBCO超导薄膜研究

用硝酸盐高分子辅助沉积法(简称PAD)来制备YB2C3O7-x(YBCO)超导薄膜,有着制备速度快、工艺简单和无环境污染等优点。采用硝酸盐水相前驱液,并加入高分子螯合剂和薄膜改性剂,然后将前驱液涂覆在LaAlO3(LAO)单基晶片上,采用快速低温分解,再经过高温烧结制备出完整的YBCO超导薄膜。在1.0×10-4 O2/N2气氛下制备的YBCO超导薄膜致密,YBCO(00l)峰取向明显,没有其它杂相峰,同时,转变起始温度TC=91K,转变宽度ΔTC=2K;在77K、自场下临界电流密度JC为约1MA/cm2。实验结果表明,采用硝酸盐PAD法的低温分解时间比传统的TFA-MOD法缩短9h左右,而且制备出的YBCO超导薄膜性能优良,该方法为以后的长带生产提供了一种新的制备技术。     

基于CFD-DEM耦合的固定床管式反应器流体流动特性数值模拟

采用计算流体力学(CFD)-离散单元法(DEM)耦合法对催化剂颗粒堆积密度不同的固定床管式反应器内部的流体流动特性进行数值模拟,探索流体在通过床层时速度场、压力场的分布规律。结果表明:增大颗粒下落的初始速度能够增大床层的堆积密度,采用5 m/s的初速度堆积的床层比以自身重力自由填充的床层堆积更多的颗粒,床层的孔隙率减小了6.64%,床层的堆积密度增大了5.48%;堆积密度的增大可使床层的压力降最多增加44.29%,使介质在床层内的停留时间增加,接触时间延长。     

TFA-MOD方法制备YBCO超导薄膜生长研究

TFA-MOD方法是制备YBCO涂层导体的最有应用前景的方法之一.本文采用TFA-MOD方法在LaAlO3单晶基片上生长YBCO薄膜并系统地研究了高温退火不同的停留时间对其影响.XRD分析表明退火时间较短时仍有明显的YBCO(00l)取向,但也有其它杂相峰存在,而延长退火时间可以使杂相峰消失而得到纯的且强度更高的YBCO(00l)取向.SEM分析表明未完全结晶的YBCO薄膜表面晶粒大小不一致,而且气孔较多.而结晶良好的YBCO薄膜表面平整致密,空洞较少.随着退火时间的增加YBCO颗粒尺寸在增大.但是,退火时间太长,会有大的空洞,甚至出现裂纹.超导电性能测试表明,随着退火时间的增加超导临界电流(Ic)在增加,但是退火时间达到60min后,Ic即达到最大值,表明60min就能使前驱膜在该实验条件下完全的结晶形成取向良好的YBCO薄膜,YBCO薄膜的生长速度达到0.16nm/s.     

在Ag基体上用MOCVD法连续制备YBCO超导带

用ＭＯＣＶＤ法在Ａｇ基体上以－１５ｃｍ／ｈ的带速连续制备ＹＢＣＯ超导带，在８００－８５０℃之间沉积的样品均呈强裂ｃ－轴取向；而在７５０－８００℃间，ｃ－轴取向明显减弱，前者为不规则排列的大片状晶结构，而后者为不规则排列的小棒状晶和发育不育的片状晶，或者为小粒状晶集，所制亲品的Ｊｃ（７８Ｋ，ｏ）一般在０．５－１×１０＾４Ａ／ｃｍ＾２之间，最好的达到１．４×１０＾４Ａ／ｃｍ＾２。     

喷淋式GaN-MOCVD反应室的CFD数值仿真及优化

利用计算流体力学(CFD)方法对某型立式喷淋式金属有机物化学气相沉积(MOCVD)反应室流场进行了三维数值仿真,研究了影响MOCVD反应室流场结构的各工作参数(流量、温度、压力)的作用机制,并对试制中的MOCVD设备的几何结构及进气方式进行了改进,采用了圆弧形过渡拐角及泊肃叶型入口速度剖面,以形成稳定均匀的流场,从而保证氮化镓(GaN)的生长质量。     

某跨音速高压涡轮非定常流动数值模拟研究

通过求解三维非定常雷诺平均N-S方程模拟某跨音速高压涡轮非定常流场,研究涡轮内非定常流动特征。通过对静子尾迹及静子尾缘激波和转子叶排之间的相互干涉过程进行详细分析,发现定常/非定常模拟方法获得的涡轮总体性能参数基本一致但流场存在较大差异。静子尾迹是导致涡轮流场非定常性的重要因素之一：在转子叶栅通道中部和下部,静子尾迹和转子叶片附面层及下通道涡发生明显干涉,并导致通道中下部损失周期性波动幅度较大,此外尾迹和下通道涡间的干涉作用在转子尾缘处诱导出高频脱落涡。静子尾缘激波也是导致涡轮流场非定常性的原因之一,激波和转子叶片作用形成复杂的波系结构,对涡轮流场影响显著：一方面激波/附面层干涉导致转子和静子的吸力面产生周期性变化的高温区域;另一方面激波撞击叶片导致叶片表面的气流在激波后出现分离,对转子静压分布产生影响,使得转子叶片表面载荷出现明显的非定常性,进而导致涡轮输出功的周期性波动十分剧烈。     

聚合物熔体复杂流动时形变的研究

为了研究聚合物流体在圆形通道中的流动，设定不同的速度、温度以及圆柱体在流道中的不同位置，分别进行实验，并对其数值模拟。实验和数值模拟的结果表明，我们可以得到熔体流动形变的轨迹，并用Ｃａｒｒｅａｕ－Ｙａｓｕｄａ和Ｍａｘｗｅｌｌ以及ＰＴＴ模型描述和比较聚合物熔体在流动中的形变。     

高取向锐钛矿TiO2薄膜的MOCVD法制备与表征

采用热壁低压ＭＯＣＶＤ方法，以Ｔｉ（ＯＣ４Ｈ９）４为源在ＳｉＯ２／Ｓｉ衬底上制备出高取向锐钛矿ＴｉＯ２薄膜。用Ｘ射线衍射技术研究了沉积温度和衬底对薄膜的结构和相组成的影响规律，采用ＸＰＳ和ＳＥＭ分别研究了薄膜的组成和形貌，结果表明，当沉积温度为５００＾０Ｃ和６００＾０Ｃ时，薄膜为锐钛矿结构，３００＾０Ｃ和４００＾０Ｃ地，薄膜以无定形结构为主，薄膜的组成为ＴｉＯ２，衬底影响薄膜的相组成，不同沉积温度     

薄膜热应力的研究

讨论了薄膜热应力的产生原因及其计算方法。热应力与薄膜和基片的热膨胀系数、基片温度及其分布密切相关。利用溅射沉积在基片表面上的Fe－Ni薄膜热电偶测量薄膜沉积过程中的基片温度及其变化。Fe－Ni薄膜热电偶具有易于制作、稳定性好和动态响应快等优点，热电势率也较高（0．022mV／℃）。最后，简要介绍了磁控溅射Co－Cr合金膜的热应力和本征应力的研究结果。     

通气空化多相流动特性的实验与数值研究

为了进一步分析通气空化多相流的特性,采用实验和数值模拟相结合的方法,对绕带空化器回转体的通气两相流动和通气三相流动的结构进行了对比分析。实验中采用高速全流场流动显示技术获得了通气空化多相流动的空泡形态;数值模拟中采用滤波器湍流模型（FBM）进行了数值计算,获得了空泡形态和流线分布,数值模拟获得的空泡形态与实验一致。结果表明,由于空化数的不同,在相同通气率下,绕回转体通气空化三相流动的空泡形态不同于通气两相流动;同时空泡的非定常行为也发生了大的变化。     

RTM工艺树脂流动过程数值模拟及实验比较

树脂充模是RTM工艺成型过程中的重要一环。研究了RTM工艺树脂流动过程的特点,建立了树脂渗流控制方程。采用贴体坐标/有限差分法模拟了树脂渗流过程,给出了不同时刻树脂流动前沿曲线及终止时刻压力场分布,计算结果与试验结果吻合良好。     

RTM工艺树脂流动过程数值模拟

RTM工艺过程数值模拟对模具设计、工艺过程控制及参数优化非常重要。本文作者介绍了RTM工艺过程及特点,给出了树脂渗流控制方程,阐述了RTM工艺过程数值模拟存在的主要问题,采用贴体坐标/有限差分法和网格分区划分法模拟了模具内有插入物情形下的RTM工艺树脂渗流过程,给出了不同时刻树脂流动前沿曲线、计算网格及终止时刻压力场分布,确定了排气孔位置,计算结果与其它研究结果吻合良好。结果表明:贴体坐标/有限差分法和网格分区划分法适合解决复杂边界及可移动边界问题。     

探索MOCVD法制备TiO2薄膜的最佳反应条件

用低压金属有机化合物化学气相沉积 (MOCVD法 ),以四异丙纯钛 (TTIP)为源物质,高纯氮气作为载气,氧气为反应气体,制备出了 TiO2薄膜。分析出了沉积温度、氧气流量等因素对沉积速率的影响。发现在不同反应条件下 TiO2薄膜生长行为受动力学控制或受扩散控制,为制备优质 TiO2薄膜提供了依据。