定向凝固进程与相变界面预测模型的解析研究与实验——以太阳能级多晶硅为例

在封闭的定向凝固过程中,监控和预测凝固进程和相变界面形态是业内的难点。文章采用解析法对太阳能级多晶硅定向凝固过程进行求解,获得一种高精度凝固进程数学模型,由易于测得的散热温度和凝固时间推算凝固高度、瞬时凝固速率和熔体温度分布;通过求解Poisson(泊松)方程,建立三维的相变界面模型,揭示了熔体侧壁热流密度q值是影响界面形态的关键因素,为凝固工艺过程控制提供定量分析依据。以Si3303工业硅为原料,采用YITIPV型真空铸锭炉进行大尺寸(0.90 m×0.90 m×0.35 m)铸锭实验。对于几何对称的相变界面,凝固进程数学模型与实验曲线的最大偏差为4.43%;而对于不规则的相变界面,最大偏差为8.68%,根据实验结果修正了凝固进程模型。通过检测杂质含量、电阻率和少数载流子寿命等参数,并比较4种铸锭的典型相变界面形态,验证了三维相变界面模型的预测准确性和可靠性。该模型可以为多晶硅提纯、其他金属、非金属的精密铸造和晶体生长工艺控制提供参考。

光伏多晶硅定向凝固不平衡散热的数值研究与实验

定向凝固是物理法提纯光伏多晶硅的重要工艺方法。为改进传统定向凝固一维散热产生较大热应力和应变的缺点,提出一种新型不平衡散热结构和工艺方案,利用特定热阻设计和散热通道来降低热应力和应变。采用ProCAST软件对一维散热与不平衡散热进行三维数值建模,通过对比表明,不平衡散热方案较一维散热,热应力平均降幅可达52.56%,平均凝固速率增长20.67%,凝固时间减少17.10%,并且能在非一维温度场中保持相变界面的稳定。采用YITIPV型真空铸锭炉和3303工业硅原料,进行大尺寸铸锭(1 m×1 m×0.3 m)对照实验。实验证明,不平衡散热方案可以提高凝固速率和成品质量,制备的硅锭顶部更平整,实际总凝固时间减少15.75%,提纯单位重量硅的能耗降低17.86%,铸锭裂纹更少,有效体积更大。样片分析还表明,硅片平均电阻率提高7.86%,B、P、Al三种元素的杂质含量分别降低了28.6%、15.2%和83.3%。实验不但证实了不平衡散热结构和工艺的有效性,也验证了数值模型的适配性。该新型结构和工艺提高了铸锭质量和生产效率,降低了裂锭风险和成本,具备推广应用价值。

特种应用型高职工科专业的课证融通方法探究——以飞机维修专业为例

特种应用型高职工科专业投入巨大、行业专精程度高、专业性强,在专业建设与发展中实施课证融通难度较大。结合此类专业的从业门槛、就业特点和行业标准,高职院校逐渐凝练出课证融通的方法,即采用下沉到知识点的“课”与“证”互融、创办受监管的证照培训机构、创新校企合作模式三种手段,发展出适合特种应用型工科专业的人才培养模式。实践证明,特种应用型高职工科专业的课证融通方法可以推动学历教育及时对接行业标准和最新要求,提高毕业生就业竞争力,同时激发企业参与校企合作、产教融合的积极性,实现多方共赢。

微焊点服役过程的多物理场耦合仿真研究——以功率半导体封装用Cu6Sn5微焊点为例

功率半导体高度小型化、智能化和集成化的发展趋势对半导体封装材料的耐温能力提出了新的挑战。将传统低熔点的Sn基微焊点转变为高熔点的Cu6Sn5金属间化合物微焊点进而构建新型耐高温微焊点阵列,成为目前功率半导体封装领域的研究热点。基于Comsol商用有限元仿真软件,可以针对功率半导体新型Cu6Sn5金属间化合物封装微焊点开展电-热-结构多物理场耦合仿真研究。研究解析了新型微焊点在室温和循环变温两种典型服役条件下的电场、热场及结构场分布,提出新型微焊点的潜在失效方式并建立了相应可靠性评价方法,仿真结果对于Cu6Sn5金属间化合物封装微焊点在功率半导体的实用应用具有重要指导意义。

发动机下发时间预测和机队下发方案优化

随着航空公司机队规模的逐渐扩大,需对机队下发方案进行优化,以降低机队运营成本。基于发动机排气温度裕度数据,考虑机队各台发动机性能衰退的同异性,采用聚类分析中的K-means算法对发动机下发时间进行预测,并通过实际数据进行验证。在此基础上,以机队总缺发时间最小为目标,提出了间隔控制算法,用于优化机队的下发方案,通过与现有方法进行比较,验证了该方法的有效性和准确性。