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电子束熔炼冶金级硅中杂质钙的蒸发行为

功能材料 2010年第A1期41卷 117-120页

作者：彭旭董伟谭毅姜大川王强李国斌辽宁省太阳能光伏系统重点实验室辽宁大连116204 大连理工大学材料科学与工程学院辽宁大连116024

通过双枪电子束熔炼炉熔炼冶金级硅,主要研究了在一定熔炼功率不同熔炼时间下,杂质Ca含量的变化及其蒸发行为,讨论了杂质Ca含量与Si剩余率的关系。实验结果表明,熔炼初期杂质Ca含量显著降低,随着熔炼时间的延长,下降趋势逐渐减缓。在硅... 详细信息

通过双枪电子束熔炼炉熔炼冶金级硅,主要研究了在一定熔炼功率不同熔炼时间下,杂质Ca含量的变化及其蒸发行为,讨论了杂质Ca含量与Si剩余率的关系。实验结果表明,熔炼初期杂质Ca含量显著降低,随着熔炼时间的延长,下降趋势逐渐减缓。在硅熔体表面2133K温度下,杂质Ca的自由蒸发反应遵循一级反应速率方程。杂质Ca的总传质系数为2.64×10-5m/s,并且杂质Ca从熔体内部迁移到硅熔体/气相界面层是其蒸发过程的速率控制步骤。

关键词：冶金级硅电子束熔炼钙蒸发行为

近紫外区硼光谱线及其干扰光谱线蒸发行为的研究

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光谱学与光谱分析 1990年第5期10卷 70-72,75页

作者：高维钺地质矿产部北方煤炭测试中心北京东燕郊101601

用碳酸锶和碳酸钠的混合物作为缓冲剂,系统研究了近紫外区二条硼光谱线和七条干扰光谱线的蒸发行为,从中选出背景浅、灵敏度高的分析条件。并用于岩矿样品和地矿部制备的国家级地质标样的测定。检测下限为1 ppm,单次测定相对标准偏差为... 详细信息

用碳酸锶和碳酸钠的混合物作为缓冲剂,系统研究了近紫外区二条硼光谱线和七条干扰光谱线的蒸发行为,从中选出背景浅、灵敏度高的分析条件。并用于岩矿样品和地矿部制备的国家级地质标样的测定。检测下限为1 ppm,单次测定相对标准偏差为±8.9%。

关键词：近紫外区硼光谱线干扰蒸发行为

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电子束熔炼冶金硅中杂质蒸发行为研究

电子束熔炼冶金硅中杂质蒸发行为研究

作者：彭旭大连理工大学

学位级别：硕士

近年来随着全球低碳经济的崛起,太阳能光伏产业迎来了巨大的发展空间,太阳能电池的基础原材料——太阳能级硅的需求大大增加。传统太阳能级硅制备方法是西门子法,该方法生产太阳能级多晶硅成本高、生产周期长,其生产产量已经无法满足光... 详细信息

近年来随着全球低碳经济的崛起,太阳能光伏产业迎来了巨大的发展空间,太阳能电池的基础原材料——太阳能级硅的需求大大增加。传统太阳能级硅制备方法是西门子法,该方法生产太阳能级多晶硅成本高、生产周期长,其生产产量已经无法满足光伏产业快速发展的需求,严重制约了太阳能电池产业的发展。在这种背景下,具有环保、低成本等特点的冶金法制备太阳能级硅技术受到全世界关注,该技术目前已经成为世界各国研究的热点问题之一。冶金法制备太阳能级硅是利用定向凝固、电子束熔炼、酸洗、造渣等多种技术相结合的技术。电子束熔炼因具有高温、高真空度等特点成为冶金法制备低成本太阳能级多晶硅的必要手段之一,其主要用于去除硅中蒸发性杂质元素,这些蒸发性杂质直接影响了硅材料的电阻率和少数载流子寿命,进而影响了太阳能电池的光电转换效率。目前电子束熔炼去除硅中杂质的机理研究不足,杂质蒸发过程的行为研究可以为提纯过程中杂质被去除的可能性和效率提供理论指导,从而可以从理论上帮助确定更完善的熔炼工艺。本实验讨论了熔炼功率和熔炼时间对多晶硅中主要杂质去除效果的影响。同时从真空冶金动力学与热力学角度讨论了熔炼过程中杂质元素的蒸发去除机理,杂质蒸发的速率控制步骤以及基体硅在熔炼过程中的蒸发损失。通过研究,获得以下结论：电子束熔炼对P、Al、Ca杂质的去除效果较好,对Fe、B杂质的去除效果较差,随熔炼功率的增大,杂质含量降低。在相同的功率下,熔炼初期,P、Al、Ca杂质含量显著降低,随熔炼时间的延长,下降趋势逐渐减缓。Fe、B杂质含量随熔炼时间的变化不明显;在电子束熔炼过程中,对于杂质P,其蒸发过程受熔体内部的传质和硅熔体表面自由蒸发过程的联合控制;对于杂质Al和Ca,它们在硅熔体内部的传质过程是其蒸发去除过程中的控制步骤;熔炼过程中,杂质元素的蒸发伴随着Si的损失,因此在制定工艺参数时,在考虑减少杂质含量的同时也要同时考虑减少Si的损失量。

关键词：冶金硅电子束蒸发行为杂质

低压环境下典型液体燃料蒸发特性及燃烧特性研究

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低压环境下典型液体燃料蒸发特性及燃烧特性研究

作者：代尚沛中国民用航空飞行学院

学位级别：硕士

可燃液体泄漏到热表面并着火是飞机、船舶、汽车等交通工具中常见的火灾事故,严重威胁人员安全。这类热表面引发的可燃液体火灾不仅发生频率高,且灭火后存在复燃风险,一旦发生将带来灾难性后果。在高高原低压环境下,由于环境压力降低,... 详细信息

可燃液体泄漏到热表面并着火是飞机、船舶、汽车等交通工具中常见的火灾事故,严重威胁人员安全。这类热表面引发的可燃液体火灾不仅发生频率高,且灭火后存在复燃风险,一旦发生将带来灾难性后果。在高高原低压环境下,由于环境压力降低,可燃液体的闪点降低,蒸发驱动力加大,蒸发速率加快,液体内部热对流更加复杂,火灾危险性增加。为减少此类火灾及其危害,本研究探讨了燃料液滴蒸发行为、燃料油池蒸发行为和燃料油池燃烧行为,全面研究了从燃料受热蒸发到燃烧结束的整个过程。已有研究多集中于常压环境下液滴蒸发过程和油池燃烧行为,很少系统研究低压环境中燃料蒸发和燃烧特性。因此,本研究采用不同压力下的附壁液滴蒸发实验、油池热辐射蒸发实验和油池燃烧实验,系统分析液体种类、液体尺度、气相压力、辐射强度等因素对蒸发和燃烧特性的影响。主要研究内容及结果如下:(1)在广汉和康定两地利用玻璃恒温加热板模拟热表面实验研究了乙酸、乙醇、丙酮、乙酸乙酯、正庚烷和环己烷的热蒸发行为。实验数据分析部分采用了红外成像技术和体积估计法,揭示了不同液滴表面的各种热流型以及形成机理。乙酸和乙醇液滴表面上观察到热流波(Hydrothermal waves,HTWs)和 Bénard-Marangoni(B-M)流胞;丙酮和乙酸乙酯上观察到了环状热流型;正庚烷上没有明显热流型,而在环己烷上发现了双涡轮热流型。首次发现分子间氢键键能的吸收和断裂与HTWs和Marangoni流胞的形成有关,液滴的蒸发速率主要由饱和蒸汽压决定。实验结果证实热流型的存在对蒸发速率具有明显促进作用。(2)利用圆形加热锥调节热辐射强度,压力气氛可控舱调节气相压力和氧浓度,研究了航空煤油、航空汽油和正庚烷三种燃料的油池蒸发过程。推导并验证了常压下油池蒸发速率模型,油池速率随压力变化的蒸发速率方程。在实验中,测量了蒸发持续时间、质量损失速率、液体温升变化以及蒸发蒸发层厚度等蒸发过程特征参数。基于质量扩散模型,得到燃料最大蒸发速率m"max=q"net/Lv,再利用最大蒸发速率除最小蒸发速率得蒸发速率相关特征参数,如比热容、沸点、汽化潜热和初始液体温度,再根据Raoult分压定律和Clausius-Clapeyron方程得到蒸发速率随压力的方程m"=S·1/(?)·P/(P-PA,sat)·exp(-φ2)/(1+erfφ)·(?),结合实验数据发现理论值和实验值绝对偏差在10%～50%,发现热辐射强度对燃料蒸发的影响大于其沸点。得到不同压力下的沸点情况,发现与已有报道数据的绝对偏差不超过7%。根据Pretrel提出的蒸发层厚度方程,得到三种燃料的蒸发层分别为 5±1.5 mm,4.7± 0.7 mm,4.5± 1.2 mm。(3)在高高原康定机场条件下自主搭建受限空间内油池火的试验平台。共选取三类典型液体燃料(航空煤油、航空汽油、正庚烷)进行燃烧试验,测量火焰高度、火焰温度和烟气成分等变化规律,研究了高高原受限空间内小尺度油池火行为。研究发现,在高高原地区,正庚烷稳定燃烧阶段的平均火焰高度可以通过模型L/D=k+0.254Q2/5/D描述,其中火焰高度与压力之间的关系式为L/D～P-2/9。三种燃料的火焰最高温度均超过600℃,而羽流轴线温升与火焰高度呈现-5/3的指数关系。产烟速率则表现出对环境压力的依赖性,其关系可表示为:v～P(-1/3)。这些研究结果揭示了在高原环境中三种燃料的燃烧行为,有助于进一步理解高原地区的油品储存和火灾预防。

关键词：附壁液滴油池低压环境蒸发行为火行为

真空条件下AZ91D镁合金氧化燃烧、蒸发及其保护研究

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真空条件下AZ91D镁合金氧化燃烧、蒸发及其保护研究

作者：杨振南昌航空大学

学位级别：硕士

复杂薄壁化镁合金铸件的精密成形一直是国内外研究的热点，真空差压铸造作为一种先进的反重力精密成形技术，在铸造复杂薄壁镁合金铸件上具有一定的优势。抽真空是真空差压精密成形工艺的一个关键环节，由于镁合金的化学性质活泼、蒸汽... 详细信息

复杂薄壁化镁合金铸件的精密成形一直是国内外研究的热点，真空差压铸造作为一种先进的反重力精密成形技术，在铸造复杂薄壁镁合金铸件上具有一定的优势。抽真空是真空差压精密成形工艺的一个关键环节，由于镁合金的化学性质活泼、蒸汽压高，真空条件下会对镁合金的氧化燃烧、蒸发等方面产生一定的影响。因此，研究真空条件下镁合金的氧化燃烧、蒸发及其保护问题具有重要的理论及现实意义。本文以AZ91D镁合金为对象，在自主设计及建立镁合金气体保护装置的基础上，采用SF+CO+干燥空气混合气体保护方案，对保护气体成分进行优化及验证处理。结果表明，AZ91D液态镁合金在闭合条件下基本不受保护气体成分变化的影响;而敞开状态下，镁液的氧化燃烧程度受保护气体成分影响较大。保护气体中SF气体浓度决定了AZ91D液态镁合金的保护效果。当SF气体浓度＜4.6‰(真实值为9.8‰)时，镁液阻燃效果及保护膜组织结构较差;当SF气体浓度≥4.6‰时，镁液表面宏观形貌及保护膜组织结构良好。获得了最佳保护气体成分配比为：Dryair:CO:SF=73.75:27.43:1。AZ91D液态镁合金在最佳保护气体成分作用下经2h熔炼及搅拌处理，表面宏观形貌均良好，无氧化燃烧现象，保护膜破坏后再生性强。在最佳保护气体成分获得的基础上，研究不同真空度对AZ91D液态镁合金氧化燃烧及蒸发行为的影响。研究结果表明：当真空度≥50Kpa时，熔体表面均会出现不同程度的氧化燃烧现象;真空度越高，保护膜损坏程度越大，镁元素极易通过表面膜中的氧化燃烧区域向外界蒸发，镁元素质量分数也随之降低。真空度＜50Kpa，保护膜的完整致密性维持较好，限制了镁的氧化燃烧趋势和镁元素的蒸发倾向。真空条件下保护膜的完整致密性决定了镁合金熔体氧化燃烧及蒸发的程度。适合于AZ91D镁合金真空差压铸造的最佳真空度为50Kpa。同时，建立了AZ91D液态镁合金中镁元素质量分数与真空度之间的数学模型，该模型对AZ91D镁合金真空差压铸造技术具有指导意义。通过对真空条件下AZ91D镁合金的氧化燃烧、蒸发及其保护的研究，获得了适合于AZ91D镁合金真空差压铸造技术的阻燃方案，为AZ91D镁合金真空差压实验的进一步开展奠定了良好的基础。

关键词： AZ91D镁合金气体保护真空度氧化燃烧蒸发行为

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光谱分析法测定硼元素方法初探

新疆有色金属 2005年第3期28卷 21-22页

作者：徐凤连新疆有色地质勘探局测试中心乌鲁木齐830001

介绍了光谱分析法的基本原理和具体应用条件,并对痕量元素硼进行了分析测定,结果表明,利用光谱分析法改善了硼元素的蒸发行为,获得了较好的准确度和灵敏度。

关键词：硼元素光谱分析法蒸发行为准确度灵敏度缓冲剂地球化学