等静压成型对氮氧化铝陶瓷透明性的影响

本文采用高纯Al2O3、AlN和Al粉为原料,用Y2O3和MgO作为烧结助剂,在150 MPa下等静压成型,然后在氮气氛下,1850℃保温1 h制备出透明尖晶石型氮氧化铝(AlON)陶瓷.结果表明,透明AlON陶瓷晶粒尺寸细小,晶粒发育完善且分布均匀,晶界平直光滑且无第二相的存在.用等静压成型能明显能明显提高紫外区和可见光区的透明性能,但对红外区影响不明显,其在紫外光区(200～1100 nm)最大透光率为82;,在红外光区(1750～5000nm)最大透光率为98;,密度为3.70 g/cm3,约为其理论密度的99.7;.     

高技术陶瓷精密注射成型的研究与应用进展

综述了近年来陶瓷注射成型的研究及应用进展。从陶瓷粉体表面改性,先进水萃取脱脂工艺,催化脱脂工艺,注射充摸过程模拟及微注射成型等方面论述了陶瓷注射成型的最新研究进展。此外,对陶瓷注射成型在汽车、光通讯、生物医疗,现代工业,民用等领域的应用进行了介绍。最后,对陶瓷注射成型的未来发展趋势进行了展望。     

聚氨酯泡沫粉末在羟基磷灰石晶须多孔陶瓷材料中的应用

采用液氮冷却破碎法,将聚氨酯海绵泡沫制备成10 ～ 400 μm左右的微米级粉末,用于羟基磷灰石晶须多孔陶瓷材料的制备和研究.通过SEM表征了聚氨酯泡沫粉末的表面形貌,XRD、SEM、FT-IR等分析了烧结后多孔陶瓷材料的成分、形貌以及聚氨酯的残留.同时研究了聚氨酯泡沫粉末添加量对最终产品孔隙率和力学性能的影响.结果表明:650℃煅烧后的多孔陶瓷材料主要含有羟基磷灰石和β-TCP双相;多孔结构为蜂窝直通孔和侧壁孔,尺寸分别为300μm左右和10 ～ 80 μm.添加32;聚氨酯泡沫粉末的多孔陶瓷其最大平均抗压强度为1.18MPa;当聚氨酯添加量为38;时,材料的平均孔隙率最高,达90.48;.     

一种热量补偿结构在多晶硅定向凝固设备中的应用研究

定向凝固(DS)是冶金法提纯太阳能级多晶硅的重要工艺环节.以保证垂直的晶体生长方向,维持良好的固液相界面形态为目的,设计了一种带有热量补偿结构的多晶硅定向凝固设备,用以替代常规设备的侧壁加热装置,在满足工艺要求的同时达到节能减排、降低成本的目标.进行理论分析和数值模拟来阐述原理与设计结构,对优化凝固工艺、设备结构、控制方法提供了理论依据与技术支持.     

陶瓷材料烧结过程晶粒生长的元胞自动机模拟

基于晶界能和晶界曲率的晶粒生长驱动力理论,建立了二相晶粒生长的元胞自动机模型,对二相陶瓷材料烧结过程晶粒的生长情况进行了模拟.结果表明,模拟过程稳定且重复性好,模拟结果与制备的Al2O3/TiN复相陶瓷材料微观形貌组织吻合3建立的元胞自动机模型,适用于陶瓷材料烧结过程晶粒生长情况的模拟.     

Bridgman法晶体生长的瞬态数值模拟

采用变形有限元法对坩埚下降法晶体生长过程进行了瞬态数值模拟.对随下降距离生长位置、生长速度、界面位置处的法线方向温度梯度和凹度的变化进行了分析说明,将生长过程划分为三个阶段.结果表明在整个生长过程中,晶体生长条件一直处于变化之中,因而晶体的质量也在整块晶体中呈现一定的波动性.     

陶瓷墙地砖干法制粉造粒过程湿含量数值分析

针对陶瓷墙地砖干法制粉过程粉体颗粒湿含量分布不均匀性问题.采用有限体积法建立干法制粉造粒过程欧拉-欧拉多相流模型,模拟干法造粒过程雾化液滴的分布情况,分析干法造粒过程中粉体颗粒的湿含量均匀性;同时搭建试验平台测试干法造粒粉体颗粒湿含量.数值仿真结果表明:当干法造粒时间为10 s、20 s、30 s时,粉体颗粒分布区域雾化液滴的质量比分布分别在0.08 ～0.09、0.09～0.1、0.11-0.12区域,且20 s时造粒室内雾化液滴分布均匀性均最佳.同时实验与仿真对比表明:当干法造粒时间为10 s、20s、30 s时,造粒室内雾化液滴最大质量比实验测得值为0.086、0.112、0.123,数值模拟值为0.09、0.1、0.12;造粒室内雾化液滴平均质量比实验测得值为0.081、0.102、0.109,数值模拟结果为0.082、0.096、0.118.从局部与整体角度表明数值模拟与实验结果基于吻合,说明数值模拟结果的真实性,为陶瓷墙地砖干法制粉粉体颗粒湿含量均匀性分析提供了可靠的理论依据.     

超重力反应合成TiB2-TiC陶瓷温度场模拟与显微组织分析

利用ANSYS有限元模拟超重力反应合成TiB2-TiC陶瓷凝固过程中温度场分布及各区域温度随时间变化曲线,并对制备的陶瓷进行显微组织分析.由模拟结果可知,陶瓷熔体自边缘向心部迅速降温、凝固,且不同区域的温度变化速率差异明显.XRD、FESEM和EDS分析表明,陶瓷基体主要由TiB2片晶与不规则的TiC球晶组成,但各区域的组织形态有所变化,这主要是由于凝固速率差异造成的.同时,超重力反应合成TiB2-TiC陶瓷显微组织分布验证了ANSYS有限元模拟陶瓷凝固过程中温度场变化箱势的有效性.     

大尺寸HVPE反应器寄生沉积的数值模拟研究

在氢化物气相外延(HVPE)生长GaN厚膜中,反应腔壁面总会产生大量的寄生沉积,严重影响薄膜生长速率及质量.本文针对自制的大尺寸垂直式HVPE反应器,通过数值模拟与实验对比,研究了反应腔壁面沉积以及GaN生长速率的分布规律,特别是寄生沉积分布与载气流量的关系.研究发现:在基准条件下,顶壁寄生沉积速率由中心向边缘逐渐降低,与实验结果吻合;侧壁沉积出现8个高寄生沉积区域,对应喷头边缘处排布的GaCl管,说明沉积主要取决于GaCl的浓度输运;模拟得出的石墨托表面生长速率低于实验速率,但趋势一致.保持其他条件不变,增大NH3管载气N2流量,顶壁和侧壁的寄生沉积速率及分布区域均随之增大,石墨托表面生长速率随之减小而均匀性却随之提高;增大GaCl管载气N2流量,顶壁和侧壁的寄生沉积速率及分布区域均随之减小,石墨托表面生长速率随之增大而均匀性却随之降低.研究结果为大尺寸HVPE反应器生长GaN的工艺优化提供了理论依据.     

反向流动垂直喷淋式MOCVD反应器生长GaN的化学反应数值模拟

本文提出了MOCVD生长GaN的表面循环反应模型,将该反应模型应用于作者新近提出的反向流动垂直喷淋式反应器,进行三维数值模拟.得出反应器内流速、温度和TMGa浓度分布,以及GaN的生长速率分布.将此计算结果与传统的反应器情况进行对比,发现在相同参数情况下,两种反应器的衬底上方温度分布都比较均匀,近衬底处温度梯度较大,高温区域被压制在离衬底较近的区域,流线均比较平滑,在衬底上方没有明显的旋涡;新型反应器内反应气体在近衬底处的浓度均匀性以及GaN在基片表面的沉积均匀性都优于传统反应器,但沉积速率小于后者,大约只有后者的1/2.     

数值模拟自然对流对直拉单晶硅的影响

在直拉单晶硅生长的过程中,自然对流对晶体界面的形状、温度场及应力分布影响很大。本文采用二维模型对熔体内自然对流对单晶硅的影响作了数值模拟,在低雷诺数时采用层流模型,高雷诺数时采用紊流模型,Gr的变化范围从3×106到3×1010,这样涵盖了从小尺寸到大尺寸的直拉单晶硅生长系统。数值结果表明熔体的流动状态不仅与熔体的Gr有关,还与熔体高度和坩埚半径的比值密切相关。当Gr>108时,熔体内确实存在紊流现象,层流模型不再适合,随着Gr的增大,紊流现象加剧,轴心处的等温线变得更为陡峭,不利于晶体生长。     

锰矿粉掺量对莫来石-刚玉质陶粒支撑剂结构及性能的影响

以阳泉产三级铝矾土与粘土为原料,锰矿粉为烧结助剂,于1420℃下制备了莫来石-刚玉质陶粒支撑剂,讨论了锰矿粉含量对支撑剂样品结构及性能的影响.结果表明:随锰矿粉掺量的增加,支撑剂样品的主晶相莫来石颗粒形状由针状变为柱状,晶粒尺寸逐渐变大,并且刚玉相衍射峰强度增加;当锰矿粉掺量为4wt;时,试样的性能最佳:视密度2.998 g/cm3,体积密度1.62 g/cm3以及52 MPa闭合压力下的破碎率8.13;.     

提拉法晶体生长数值模拟研究进展

数值模拟方法是了解晶体生长过程中各种物理现象和问题的重要手段,可以为晶体生长工艺参数的设定、温场设计等提供参考.本文介绍了最近几十年来数值模拟技术对提拉法生长晶体过程中物理问题的研究进展,同时对晶体生长过程中界面形状、液流、速度场、温度场、各种输运过程以及工艺条件和参数对晶体生长的影响等的数值模拟进行了介绍.