一种蓝宝石晶棒测向夹具的设计及使用

蓝宝石晶体凭借其优异的性能成为现代工业的基础材料之一,该文简述了蓝宝石单晶的晶体特性、晶向分布特点以及蓝宝石当前主要应用领域。根据蓝宝石晶体各项异性的特性,针对常规检测圆晶棒精度低且速度慢的问题,设计了一种用于直接装夹蓝宝石晶棒的夹具,可满足对晶棒晶向检测的需求,并实现批量化作业,既可提升操作员的工作效率,又能有效提高晶棒晶向检测的精准性。

一步法消除蓝宝石晶体材料的内部应力

温度梯度法(TGT)生长蓝宝石晶体不可避免出现应力。为提高晶体的品质和加工质量需进行释放应力去色退火处理。使用现有“两步法”退火工艺,由于其退火温度低且速度慢,需要付出较高的时间成本和退火工艺的成本。现提出了“一步法”退火工艺,即在1750~1800℃空气气氛中直接进行高温退火。蓝宝石晶棒经“一步法”退火处理后,其内部澄清透明,且晶片加工终检的翘曲度(warp)和弯曲度(bow)的不良率较未退火前分别降低了100%和70%。蓝宝石晶棒的高温退火处理效果明显,可在其他晶体材料中尝试推广。

熔体自生原位增韧Al_2O_3/20%ZrO_2(3Y)复合陶瓷显微结构、裂纹扩展与增韧

通过在铝热剂中添加一定含量的微米ZrO2（3Y）粉末,以铝热燃烧、陶瓷/金属液相分离与熔体自生方式,制备出以t-ZrO2纳微米纤维镶嵌于其上且具有不同结构取向的蓝宝石棒晶为基的Al2O3/20%ZrO2（3Y）复合陶瓷,并结合力学性能测试,研究材料显微结构、裂纹扩展与增韧之间的内在联系.研究得出,陶瓷抗弯强度与断裂韧性分别达到1 086MPa与11.6 MPa·m05;存在于蓝宝石棒晶上大量、细密的低能异相界面（相界面间距为纳微米尺度）及高的残余压应力,使蓝宝石棒晶得以补强;具有高强度、高模量且长径比为6.0～8.0的蓝宝石棒晶及分布于其上的高残余压应力又迫使裂纹沿棒晶边界扩展,诱发裂纹偏转、棒晶桥接与拔出增韧机制,并相继伴随着t-ZrO2相变、α-Al2O3片晶桥接、Cr颗粒延性相塑变及相变诱发微裂纹多重增韧机制的协同作用,保证材料在保持高强度的同时,又具有高韧性与高的缺陷容忍性.

Al_2O_3/ZrO_2快速凝固复合陶瓷显微结构与力学行为

通过在铝热剂中引入适量的ZrO2粉末，基于铝热氧化-还原反应、重力下陶瓷／金属液相分离，以大过冷条件下熔体共晶生长方式，制备出以ZrO2正方相纳微米纤维镶嵌于其上且长径比为8．0～12．0的蓝宝石棒晶及少量α-Al2O3片晶为基体的Al2O3／ZrO2自生复合陶瓷。通过材料力学性能测试与裂纹扩展路径观察，研究复合陶瓷显微结构与其力学行为之间的关系。结果表明，复合陶瓷的弯曲强度与断裂韧度分别达到1256MPa与13．2MPa·m^1/2；分布于蓝宝石棒晶上大量的面间距为纳微米尺度的Al2O3／ZrO2两相低能界面及残余压应力，使蓝宝石棒晶与陶瓷基体得以强化，迫使裂纹沿蓝宝石棒晶边界偏转；同时，因处于裂纹尖端尾部的蓝宝石棒晶桥接与拔出、α-Al2O3片晶桥接与摩擦互锁等效应，又使裂纹扩展呈现出强烈的稳定化倾向。