高速钢氧氮共渗与渗氮后氧化的组织与性能比较

采用金相分析、显微硬度测试和防锈性湿热试验等方法对比研究了W6Mo5Cr4V2高速钢经氧氮共渗和渗氮后氧化处理的组织与性能。结果表明,W6Mo5Cr4V2高速钢经氧氮共渗和渗氮后氧化处理都可获得具有化合物层和扩散层的渗层组织;氧氮共渗层的硬度明显高于普通气体渗氮,而渗氮后氧化的渗层硬度与普通气体渗氮相差不大;在选择合适通空气量和后氧化温度的条件下,氧氮共渗和渗氮后氧化处理都可获得优于普通气体渗氮的防锈性能,其中以30%(vol.)空气量氧氮共渗试样表面的防锈性能最好,其次是渗氮+350℃后氧化处理的试样。

预喷丸对H13钢气体渗氮行为的影响

采用质量增量分析、剖面金相分析和显微硬度测量等方法研究了预喷丸处理对H13钢气体渗氮动力学与渗氮层性能的影响。结果表明,预喷丸处理对H13钢气体渗氮有明显的催渗作用,这种催渗作用在白亮层尚未形成的渗氮初期最为明显,随着渗氮温度升高,预喷丸处理的催渗效果显著提高。试验数据还表明,预喷丸催渗所增加的氮原子一方面使渗氮层加深;另一方面使扩散层固溶氮浓度和/或氮化物沉淀相密度提高。测量表明,预喷丸催渗条件下形成的渗氮层的硬度明显高于普通气体渗氮。

氧化层对渗氮动力学的影响

以纯铁为对象,采用增重测量、X射线衍射分析和扫描电镜显微分析方法就充分预氧化对渗氮的作用进行研究。结果表明,渗氮初期,预氧化纯铁表面发生Fe3O4氧化层向εFe3N相的转化;氮原子极易穿过Fe3O4氧化层渗入基体,并在氧化层之下的铁基体形成γ′氮化物;γ′氮化物呈指状延伸生长,使得纯铁渗氮时的化合物层平直界面失稳。渗氮后,与未预氧化试样相比,扣除氧化层本身氮化带来的贡献,预氧化试样的催渗增重达45%,证实较厚的Fe3O4氧化层不仅不会阻碍渗氮,反而具有明显的催渗作用,并提出了两种可能的催渗机理。

铸造多晶硅中氧与碳在连续冷却中的沉淀研究

实验结果显示,铸造多晶硅经1350℃加热1h后在高达10℃/s的速率下冷却仍会产生氧沉淀和热施主,生成氧沉淀的量和热施主的浓度在0.017～10℃/s范围内随冷却速率的增大而减少;与等温过程相比,连续冷却中的氧沉淀和热施主形成速率明显提高;碳在低至0.017℃/s冷却速率下也基本不发生沉淀析出。多晶硅片的少子寿命随冷却速率的增大而减小。基于硅中氧、碳的结构状态与扩散性质对上述沉淀动力学特征及其对多晶硅电学性能的影响进行了讨论。

硅中热施主在热过程中的消长研究

研究退火消除直拉单晶硅中热施主的效果以及在后续热过程中热施主的再形成规律。实验结果显示,采用650℃保温40min的退火可有效消除直拉单晶硅锭肩下部形成的热施主,并使其少子寿命恢复到实际值。消除了热施主的硅锭肩下部硅片在后续的900℃/40min加热后以小于11℃/min的速率冷却,硅片的热施主会再次生成,热施主的再生成量随冷却速率增加而减少,当冷却速率达100℃/min时可避免热施主的再次生成。实验结果还显示,采用3℃/min速率慢冷至550℃再以100℃/min的速率快冷至室温的两步冷却也可避免该硅片热施主的再次生成。实验还发现,消除了热施主的硅锭肩下部硅片经900℃/40min加热后的少子寿命随冷却速率的增加而降低;经上述两步冷却与3℃/min速率一步慢冷得到的少子寿命基本相等。

铸造多晶硅少子寿命的热衰减研究

研究了加热温度与冷却速率对热处理铸造多晶硅少子寿命和间隙铁含量的影响。实验结果表明，铸造多晶硅在300～1050℃范围加热40min，以50℃／s的速率快冷至室温会提高硅片的间隙铁含量，降低硅片的少子寿命，加热温度越高，快冷后硅片的间隙铁含量越高，少子寿命越低；铸造多晶硅在900～1050℃的范围加热，以50℃／s的速率快冷至室温，高温下固溶于硅中的铁原子约有10％会形成间隙铁，约90％形成铁沉淀。铸造多晶硅片分别经800、900和1000℃加热40min后在0．017～50℃／s的速率范围冷却，硅片间隙铁含量随冷却速率增加而增加，少子寿命随冷却速率增加而降低，加热温度越高，间隙铁含量上升的幅度越大，而少子寿命下降的幅度越大。

定向凝固多晶硅的结晶组织及晶体缺陷与杂质研究

多晶硅是目前最主要的光伏材料,其结晶组织、缺陷和杂质含量显著影响太阳能电池的转换效率。通过控制硅锭定向凝固过程获得取向一致、粗大均一的结晶组织和采用各种吸杂及钝化方法降低杂质及缺陷对电学性能的影响是目前提高多晶硅太阳能电池转换效率的重要途径。介绍和评述了国内外包括本研究组对多晶硅的结晶组织及控制、晶体缺陷、杂质水平与分布及其与硅片性能关系的研究进展,并对当前的各种吸杂与钝化方法及其效果进行了总结。

高温退火对铸造多晶硅片中位错密度的影响

对铸造多晶硅片进行了1 000~1 400℃的高温退火和不同方式冷却实验,用显微观察法对退火硅片及其相邻姊妹片位错密度进行了测量统计。研究了退火温度和冷却方式对铸造多晶硅片中位错密度的影响。结果证实：当退火温度在1 100℃及以下时,硅片的位错密度并没有降低反而增加了;当退火温度在1 320℃及以上时,硅片的位错密度明显降低,其幅度随温度提高增大;但退火后如断电随炉冷却而不控制冷却速率,位错密度又会提高。

冶金级硅中杂质的表面吸附与去吸附除杂

对冶金级硅的物理提纯因可望成为低成本太阳能级硅生产技术而受到各国高度关注。利用硅中杂质的表面吸附偏聚,对冶金级硅粉进行酸洗去吸附除杂。并尝试在此后进行高温退火以再次造成表面扩散偏聚,然后继以二次酸洗去吸附除杂。结果表明这种技术对硅中金属杂质有一定除杂效果,可以作为进一步提纯前的预处理;高温退火后二次酸洗能够进一步降低杂质含量,但效果并不显著,难于生产应用。扩散计算表明,高温退火偏聚处理对较重金属杂质有效,而对B、P杂质则几乎没有效果。

抛光腐蚀深度对多晶硅片抛光与位错刻蚀效果的影响

对抛光液新旧程度、抛光时间、抛光腐蚀深度等条件对多晶硅片抛光与位错刻蚀显示效果的影响进行实验研究。发现多晶硅片抛光效果与抛光时间无直接对应关系,而取决于抛光腐蚀深度。当硅片抛光腐蚀深度小于45μm时,抛光效果不佳,而大于此深度时,抛光效果良好。多晶硅片抛光腐蚀深度会明显影响之后刻蚀显示的位错密度,较浅时得到的位错密度值将偏高,影响区的深度大于19μm。提出一个表征化学腐蚀抛光液新旧程度的参数——硅溶解系数K,给出了抛光腐蚀速率、抛光液表观色泽与K值之间的明确对应关系。

变速器换档叉轴感应淬火工艺

我厂生产的依维柯28024变速箱为引进产品,其设计合理,结构紧凑,只用一根叉轴就能实现5档变速功能。换档叉轴结构独特,技术要求高,采用常规的感应淬火工艺难以达到外方图纸技术要求。经过反复研究与实践,我厂采取了零件屏蔽感应加热淬火及预先反变形的工艺方法,成功地解决?..

热处理和冷却速率对直拉单晶硅少子寿命的影响

研究了加热温度与冷却速率对热处理直拉单晶硅少子寿命和间隙铁含量的影响。结果表明,直拉单晶硅在300～1050℃加热40 min,以50℃/s的速率快冷至室温会提高硅片的间隙铁含量,降低硅片的少子寿命;加热温度越高,快冷后硅片的间隙铁含量越高,少子寿命越低;直拉单晶硅片在900～1050℃加热,当以50℃/s的速率快冷至室温,90%以上的铁以沉淀形式存在,其余的铁以间隙态存在。直拉单晶硅片分别经800、900和1000℃加热40 min后在0.017～50℃/s的速率范围冷却,硅片间隙铁含量随冷却速率增加而增加,少子寿命随冷却速率增加而降低,加热温度越高,间隙铁含量上升的幅度越大,而少子寿命下降的幅度越大。