横向磁场下坩埚转速对半导体级直拉单晶硅熔体中流场与氧浓度的影响机制

利用ANSYS有限元软件分析了横向磁场下不同坩埚转速对200 mm半导体级直拉单晶硅的流场及氧浓度的影响。研究结果表明:在横向磁场下,硅熔体的流场和氧浓度分布呈三维非对称性,熔体对流形式主要包括泰勒-普劳德曼漩涡、浮力-热毛细漩涡及次漩涡,其中前两者有助于氧挥发,而次漩涡则起到抑制作用。当坩埚转速较低(0.5~1.0 r/min)时,较弱的熔体对流强度导致坩埚壁与固液界面间的热传导效率低,氧主要以扩散机制迁移至固液界面,熔硅中氧浓度高;当坩埚转速较高(2~2.5 r/min)时,氧通过强对流形式迁移至固液界面。随着坩埚转速增加,次漩涡和浮力-热毛细漩涡的作用强度提高,浮力-热毛细漩涡影响区域远离自由表面,使硅熔体中的氧浓度呈先下降后上升的趋势。数值模拟结果与实验结果均表明,在横向磁场条件下优选1.5 r/min的坩埚转速可获得平均氧浓度较低的单晶硅。上述分析结果可以为横向磁场下半导体级单晶硅拉晶参数优化提供参考依据。

213 mm大直径单晶硅直拉法制备过程的热场模拟研究

基于有限体积法得到单晶炉腔内的温度场,研究加热功率、晶体转速以及坩埚转速对液-固界面的影响。计算结果表明,加热功率对液-固界面及热场影响显著,加热功率的精确控制对于稳定的液-固界面至关重要;在一定范围内,晶体转速的增加会使得液-固界面的位置出现抬升,而坩埚转速对液-固界面的影响不太明显。

熔铝灰铁坩埚的腐蚀与防护

详细论述了熔铝灰铁坩埚的氧化腐蚀、铝液腐蚀及其腐蚀机制 ,介绍了能够提高灰铁坩埚抗高温氧化能力的铸态表面合金化法和能够提高灰铁坩埚抗铝液腐蚀能力的调整成分法与浸渗保护法 ,这些方法通过减少腐蚀由坩埚表面向基体内部发展的各种“通道” ,有效地改善了灰铁坩埚抗腐蚀性能 。

石墨坩埚浸渍法抗氧化试验研究

研究了浸渍剂组成及浸渍工艺方法对石墨坩埚试样抗氧化性能的影响及作用机理。结果表明 :试样浸渍Al/P比值为 1/2的酸式磷酸铝、控制工艺过程中浸渍剂和试样的温度在 90℃左右 ,石墨坩埚试样浸渍处理后可获得较理想的抗氧化性能。浸渍酸式磷酸铝试样在 10 0 0℃以下的抗氧化是 [Al(PO3) 3] n对试样的包覆及填充作用 ,在 10 0 0℃以上则是Al(PO3) 3分解后的AlPO4 发挥作用。

三温区坩埚下降法生长硫镓银晶体

本文通过对硫镓银单晶生长习性的分析研究 ,设计组装了三温区单晶炉 ,采用三温区坩埚下降法生长出了外形完整、无裂纹的AgGaS2 单晶体 ,尺寸达10mm× 2 5mm。实验测定了AgGaS2 晶体的差热分析曲线和红外透射谱 ,以及单晶 { 112 }解理面的X射线衍射谱 ,结果表明生长晶体的质量较高。

钨坩埚的制备技术

钨坩埚是一类重要的钨深加工产品。文章针对钨坩埚的制备技术进行了整理研究,比较分析了等静压-烧结法、锻造加工法、化学气相沉积法、旋压成形法、等离子喷涂成形法、铆焊成形法等6种钨坩埚制备技术,详细阐述了各制备技术的特点,发现不同制备方法生产的钨坩埚产品性能差异较大。通过国内外钨坩埚参数比较,得出我国等静压-烧结法制备的钨坩埚技术已经达到国际领先水平;同时还对钨坩埚发展前景进行了展望,在保证质量和产能的前提下,在相关产业的带动下,中国有望成为全球钨坩埚生产和研究中心。

钢中超低氢准确测定的影响因素探讨

钢中氢质量分数低至0.Xμg/g时,测不准问题突显,实验对影响钢中超低氢测定的因素进行了探讨。采用稀土钢样品,应用感应热抽取法进行超声波清洗试验对比,结果表明简单的溶剂浸泡不能完全消除表面污染影响,超声波清洗程序必不可少。石墨坩埚与钢样的相互作用同样可以影响到超低氢分析的准确性,借助于加料空白可以观察到0.1μg/g的正干扰。通过实际样品和标样分析,可以观察到石墨单坩埚在高功率条件下有明显的干扰,套坩埚也可以存在干扰。新钢样中氢常规分析出现"零峰值"异常样,对现行脉冲熔融法和现行仪器提出了挑战,改用基于感应热抽取法的仪器可以解决问题。稀土元素挥发污染可以造成"零峰值"现象曾被试验证实,通过标样分析也观察到类似的异常现象。目前的热导检测器和红外检测器均适用于超低氢分析。综上所述:超声波清洗前处理、禁用石墨单坩埚和排除样品挥发干扰成为钢中超低氢准确测定的3个主要因素;感应热抽取法结合超声波清洗可以适合于各种钢样中超低氢分析的要求。

Al_2O_3-Cr_2O_3砖显微结构对抗渣性能的影响

分别采用静态坩埚抗渣法和回转抗渣法,对w(Cr2O3)=10%的A和B两种Al2O3-Cr2O3砖进行了抗渣性能对比。结果发现:两种砖的化学组成、显气孔率、体积密度和抗热震性相近,B砖强度优于A砖的。但由于与B砖相比,A砖内部气孔尺寸更小,所用电熔白刚玉骨料形貌平滑,较为致密,粒度呈连续式分布,且A砖中Al2O3-Cr2O3固溶体发育较小,相互交错,形成了孔隙较小的空间网状结构,这种显微结构显著降低了熔渣对耐火材料的渗透和破坏,使A砖的抗渣性优于B砖的。因此,制备微气孔化结构的制品是提高Al2O3-Cr2O3材料抗渣性能的有效途径。

冷坩埚法制备α-Al_2O_3多晶材料的工艺参数研究

采用冷坩埚法制备α-Al2O3多晶料,研究了引燃剂的形态、坩埚下降的速率、加料速率等工艺参数变化对所成形晶碇质量的影响。结果表明:采用的引燃剂为高纯铝片,坩埚下降速率为10 mm/h,采取加料速率为1 kg/min的最佳工艺条件,可制备出高致密度、高纯度的α-Al2O3多晶料。采用排水法测密度,用电感耦合等离子体原子发射光谱仪(ICP-OES)对原料粉和多晶块料中Ca、Fe、Na、Mg、K、Ti、Si、Cr等元素进行测定。结果表明:多晶块料中白色可用部分Ca、Fe、Na、K、Ti、Si、Cr等元素明显降低,说明采用冷坩埚法制备的氧化铝多晶料对原料粉具有一定的提纯作用,并且测量其堆积密度为2.6～2.8 g/cm3。因此采用冷坩埚法制备的α-Al2O3多晶料符合目前生长大尺寸蓝宝石对原料的要求。

生铁异标校正红外吸收法测定硅锰中碳、硫

结合工作实际,利用再生坩埚,生铁异标校正红外吸收法测定硅锰中碳、硫。分析结果满足生产要求,相对标准偏差RSDc=0 70%,RSDs=3 57%。方法简便、准确、快速。

仿祖母绿立方氧化锆晶体的光谱特性研究

利用冷坩埚法生长了掺杂不同种类及含量着色离子的仿祖母绿立方氧化锆晶体(Zr O2),研究了它们的透射光谱特性,并分析了它们与国外仿祖母绿立方Zr O2晶体、天然祖母绿以及合成祖母绿在光谱特性上的差异。研究结果表明,仿祖母绿立方Zr O2晶体所形成的主要特征吸收峰源于Pr3+、Co3+和Cr3+等着色离子的特定能级跃迁。通过改变掺入着色离子的种类及含量可以调控特征吸收峰的宽度和强度,使仿祖母绿立方Zr O2的颜色与天然祖母绿接近。

MgAlON-Al_2O_3复合材料的抗渣性能

采用坩埚法研究MgAlON-Al2O3系复合材料的抗渣性能,分析了复合材料的高温稳定性能和材料受渣侵蚀后的显微结构变化。研究结果表明,MgAlON的抗渣性能优于刚玉和刚玉-MgAlON系复合材料;同时在Mg-AlON-AlO系复合材料中,随着MgAlON含量增加,复合材料抗渣性能增加。

不同气氛中高铬材料的抗煤熔渣性研究

采用静态坩埚法,分别在空气、氩气和埋炭3种气氛中对高铬材料进行了抗煤渣试验,采用直接观察、SEM观察、EDS分析等手段,对比分析了煤渣的侵蚀深度和渗透深度。结果表明:1)试验气氛主要影响煤熔渣对高铬砖的侵蚀程度,而对煤熔渣在高铬砖中的渗透程度影响较小;2)在空气气氛中,煤熔渣对高铬砖的侵蚀和渗透程度均比在氩气和埋炭气氛中的小;3)在氩气和埋炭气氛中,溶解在煤熔渣中的Cr2O3被还原成单质Cr并从煤熔渣中析出,使高铬材料中Cr2O3在煤熔渣中的溶解-还原-析出循环不断进行,高铬材料被熔渣严重侵蚀;4)综合比较,在氩气气氛中进行的静态坩埚抗渣试验是实验室评价高铬材料较为理想的抗渣试验方法。

熔锌铁质坩埚的腐蚀与防护

详细论述了熔锌铁质坩埚的腐蚀机制 ,介绍了几种能够有效改善铁质坩埚抗腐蚀性能、提高坩埚使用寿命的方法。

近化学计量比铌酸锂晶体组分过冷与临界生长速率研究

本文在用双坩埚提拉法生长近化学计量比LiNbO3晶体的过程中观察到了组分过冷的实验数据,同时根据Tiller-Chalmers稳定性判据公式半定量计算了近化学计量比LiNbO3晶体临界生长速率的理值,得到一般电阻加热双坩埚提拉法生长近化学计量比LiNbO3晶体的临界生长速率为0.1mm/h数量级。通过临界生长速率解释了一系列晶体生长的实验结果。提出了一些工艺措施来避免组分过冷,根据这些工艺获得了无包裹体的近化学计量比LiNbO3晶体。

钨坩埚密度均匀性研究

为了研究钨坩埚密度均匀性,用等静压-烧结法制备直径301 mm×350 mm钨坩埚,从钨坩埚的壁部及底部线切割取样,检测分析样品密度及氧含量。结果发现:用等静压-烧结法制备出的直径301 mm×350 mm钨坩埚烧坯密度18.22 g/cm^3,机械加工之后钨坩埚密度减小约0.1 g/cm^3;钨坩埚底部密度相对低,圆弧拐角处是密度最低的区域,此处的密度比端口处密度减小约0.2 g/cm^3;钨坩埚密度大的位置氧含量相对低,底部圆弧拐角处是氧含量最高的区域。研究认为:采用充分还原厚壁区域坯料以及促进钨坩埚下部烧结收缩的方法可提高钨坩埚密度均匀性。

高频加热──热导法测定钢铁、铜、铌、钽、钛中的氢

介绍了采用陶瓷坩埚用高频加热－热导法测定钢铁、铜、铌、钽、钛中的氢。与美国ＬＥＣＯ公司的ＲＨ＿３定氢仪所测铜中氢对照，获得了较好的一致性。测定了日本ＪＳＳ－ＧＳＩＣ标钢、国产标钢及铌、钽、钛标样，获得了满意的结果。

微拉法制备氧化物共晶复相陶瓷的研究进展

概述了国外学者用定向凝固微拉法制备氧化物共晶陶瓷,并介绍了二元共晶体系和三元共晶体系中以微拉法制备出的多种规格氧化物共晶纤维和共晶棒。发现使用经过简单变更的坩埚,制备大体积的晶体可以实现良好的微观结构和力学性能。

静态坩埚燃烧法探索新型煤粉助燃剂

采用静态坩埚燃烧失重法对数十种试剂分别作为煤粉助燃剂进行实验研究,结果表明MnO2等多种传统助燃剂对煤粉燃烧的催化效果不及尿素、柠檬酸、偏钒酸铵等若干种文献中尚未研究和报道的新物质,因而认为这些物质具备作为高炉喷吹煤粉用新型助燃剂的潜力。

近化学计量比铌酸锂晶体生长的新方法(英文)

在计算机温场模拟的基础上,探索设计了悬挂式双坩埚和均匀加料装置。在富锂(Li2O摩尔分数为58.5%)熔体中采用提拉法生长了φ50mm×50mm的近化学计量比铌酸锂晶体。测量结果表明:晶体的紫外吸收边发生了明显的蓝移,测得Li摩尔分数达到49.87%。利用干涉仪测量样品的光学均匀性,生长晶体均方根折射率不均匀性?n=7.250×10-5 cm-1。