β‘—Gd2（MoO4）3晶体生长中的过冷现象研究

对电阻加热引上法和感应加热引上法生长β‘-Gd2(MoO4)3晶体的实验结果进行了比较，分析了两种方法生长晶体过程中熔体过冷和组分过冷的情况。研究认为组分过冷主要与生长过程中MoO3的挥发，Gd2(MoO4)3熔体的粘度及固液界面的温度梯度有关，并认为感应加热引上法较之电阻加热引上法容易得到优质晶体。     

有限元技术用于研究熔体生长中的小面化现象

开发了一种基于边界保角变换技术的有限元方法来处理自由边界问题,并成功地将其用于晶体定向生长过程中的界面动力学影响的研究。所建立的基于石榴石熔体生长过程的各向异性的界面动力学模型可导致相界面上小面的出现。讨论了界面动力学模型中的最大偏移角θｍａｘ对小面的形状和计算误差的影响,给出了一种十分有效地降低计算误差的措施：在模型方程中适当计人表面张力的影响。     

Cd1-xZnx合金组元分压控制下高阻CdZnTe晶体的熔体生长

本文运用热力学关系估算了CdZnTe熔体平衡分压.尝试以Cd1-xZnx合金源替代Cd源控制Cd分压和Zn分压进行了Cd 0.8Zn 0.2Te晶体熔体生长,探讨了熔体分压与晶体电阻率的关系.获得的Cd 0.8Zn 0.2Te晶体的电阻率接近1010Ω·cm,高于同类方法文献报道1～2个数量级.晶体的结构完整性较好,平均腐蚀坑密度(EPD)为2×105cm-2,纵向组成分布偏离度在4;左右,红外透过率大于60;,晶体中第二相和沉淀物明显减少,优于仅采用Cd分压控制的Cd0.8Zn0.2Te晶体.     

热粘弹波在变温非均匀合金熔体中的传播

机械波在金属凝固过程中传播的定量计算一直是一个难题,主要原因就是在这个过程中的熔体结构非常复杂.本研究考虑到熔体的变温、非均匀和粘弹性的特点,采用Kelvin粘弹性介质模型,建立了具有粘热损失特性的热粘弹性波动方程,通过隐式有限差分方法对波动方程进行求解,并以ZL203A合金熔体为研究对象,探究了热粘弹波在变温非均匀介质中的传播规律.结果表明:热粘弹波从合金熔体的低温区向高温区传播时,非均匀的温度场对波的传播有较大影响;相反,当波从合金熔体的高温区向低温区传播时,非均匀的温度场对波的传播几乎没有影响.热粘弹波在合金熔体中的衰减系数随频率的增大呈线性增大,而随温度的升高先增大后减小,在熔体的枝晶搭接温度附近达到最大值.     

感应加热制备太阳能级铸造准单晶硅熔体流动行为研究

用专业晶体生长软件(CG-Sim)对制备太阳能级准单晶硅用真空感应铸锭炉的热场结构以及在熔炼过程中硅熔体的流动行为进行了研究.结果表明,熔体中电磁力是熔体流动的驱动力之一,并且感应线圈与熔体高度的比值(k)对熔体内电磁力的大小和分布具有很大的影响,当k值为1.2时,熔体内形成一个上下贯通的涡流,有利于杂质的挥发.同时,当感应线圈频率在3000～5000 Hz范围时,熔体对流强度较低,可以增加坩埚-熔体边界层的厚度,降低熔体中的氧含量.     

熔体旋甩工艺对Zn掺杂Ⅰ-型Ba8Ga12Zn2Ge32笼合物微结构及热电性能的影响

采用新颖的熔体旋甩(MS)结合放电等离子烧结(SPS)技术制备了单相Zn掺杂的Ⅰ-型Ba₈Ga₁₂Zn₂Ge₃₂笼合物,研究了熔体旋甩工艺对其微结构以及热电性能的影响. 结果表明,MS得到的薄带自由面主要由300nm—1μm的小立方体单晶组成,薄带经SPS烧结后得到了具有大量层状精细结构的致密块体. 与熔融+SPS工艺制备的试样相比,熔融+MS+SPS制备的Ba₈Ga₁₂Zn 关键词： 熔体旋甩 Ⅰ-型笼合物 热电性能     

单晶生长炉全局热分析(3)-自由界面形状的影响

本文在平坦自由表面非定常三维全局热分析模型的基础上,考虑自由表面形状的弯曲性,通过大量数值模拟,研究了弯曲自由表面对熔液流动、炉内全局温度场分布等的影响.研究表明:弯曲自由表面更易引起熔液流动振荡,且降低晶体生长界面反转的临界Re数,使结果更接近实际,从而使单晶生长全局热分析模型比前文更完善.     

μ-PD法蓝宝石纤维晶体生长中传热传质的数值模拟

在μ-PD法纤维蓝宝石单晶生长中,利用Comsol软件数值分析了陶瓷管开裂现象、熔体对流和磁场分布.结果表明,试验中陶瓷管保温层总是在距底部0.03 m处断裂,数值模拟发现该处为温度和Von Mises应力最高点位置,验证了数值模拟的准确性;适当增大陶瓷管保温层厚度有利于降低陶瓷管温度,从而降低其开裂概率;熔体对流中Marangoni对流占主导,浮力对流可忽略;磁场分布能够满足μ-PD法蓝宝石晶体生长需求,“趋肤效应”使最高温度位于铱坩埚最上端.     

由Bezier曲线构造的聚合物熔体剪切黏度模型

为提高聚合物熔体剪切黏度模型的描述精度,提出了一个基于二次Bezier 曲线的黏度模型. 模型采用分段函数描述,在对数坐标系中,低剪切速率时的牛顿区和高剪切速率时的幂律区采用线性函数,介于二者之间的过渡区采用二次Bezier 曲线. 通过牛顿区和幂律区的直线延长线构造Bezier 曲线的控制多边形,从而保证三段曲线的光滑过渡. 模型可以明确给出任意温度下低剪切速率时牛顿区的结束点,以及高剪切速率时幂律区的开始点. 拟合算例表明,所提出模型的拟合精度明显高于Cross-Arrhenius 黏度模型.      

不同驱动力对Cz硅生长中熔体对流影响的数值模拟研究

为了确定Cz单晶硅生长各种驱动力对熔体对流及固/液界面形状的影响,利用CGSim软件,对典型的Cz单晶硅生长中的熔体对流进行数值模拟.研究了重力、表面张力、平流力、晶转、埚转和氩气剪切力等各种驱动力的大小对熔体对流涡胞、涡胞强度、界面形状、温度分布的影响.结果表明:各种驱动力对熔体对流的影响大小依次为:浮力＞表面张力＞晶转力＞氩气剪切力＞埚转力＞平流力;浮力和表面张力使熔体产生一沿坩埚壁上升、从固/液界面附近下降的涡胞,晶转力和氩气剪切力使熔体产生与前面反方向的涡胞,而埚转力产生多个不同流向的对流涡胞,使熔体混合更加均匀,熔体凝固引起的平流力对熔体对流影响不大;增大埚转,熔体中涡胞数量更多、对流换热更充分、温度梯度更小、熔体内的最高温度更低,有利于减少石英坩埚氧的熔解,但界面更向下凹;增大晶转,熔体内的最高温度无明显变化;固定埚转Ωc=-10 r/min,晶转存在一临界值Ωs(C)=60～ 80 r/min,当Ωs＜Ωs(C)时,增大晶转,固/液界面更向上凹,当Ωs＞Ωs(C)时,增大晶转,固/液界面更向下凹.