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垂直布里奇曼法生长CdZnTe晶体时坩埚下降速度的优化研究

李万万 , 桑文斌 , 闵嘉华 , 郁芳 , 张斌 , 王昆黍 , 曹泽淳

无机材料学报

在垂直布里奇曼法(VBM)晶体生长的过程中,坩埚下降速度和晶体生长速度之间的关系对生长出来的晶体质量有很大的影响。本文采用有限元法对探测器材料CdZnTe的晶体生长过程进行了热分析,主要研究了不同的坩埚下降速度对生长过程中晶体生长速度及固液界面形状的影响,发现材料的热导率和相变潜热的比值是影响固液界面形状的主要内因。模拟结果表明,当坩埚下降速度Vp≈1mm/h时,其数值与晶体生长速度接近相等,可获得接近水平的固-液界面。实际的晶体生长实验结果与计算机模拟的结论基本一致。因此,通过适当的选择和调节坩埚下降速度是获得高质量晶体的可行技术方案。

关键词: CdZnTe , vertical bridgman method , finite element method , experimental study

导模法生长Al₂O₃单晶温场的理论计算

孙巧艳 , 井晓天 , 马胜利

无机材料学报

用光线导向模型建立了描述Ａｌ_２Ｏ_３单晶内部热量交换的二维方程，用有限元法计算了Ａｌ_２Ｏ_３单晶的温度场，分析了片状Ａｌ_２Ｏ_３单晶温场及其变化规律．研究结果表明，对流换热系数影响晶体的温度分布，固液界面越远，影响效果越显著，对流换热系数的增大使晶体温度降低．晶体生长速率增大使结晶前沿的温度梯度增大．晶体较长时，距固液界面较近的晶体的温场可以认为是准稳态温场．

关键词: Al₂O₃单晶 , null , null , null

对称型叠层陶瓷喷嘴的结构设计及其冲蚀磨损行为研究

员冬玲 , 邓建新 , 段振兴

无机材料学报 doi:10.3724/SP.J.1077.2009.00407

为提高陶瓷喷砂嘴抗冲蚀磨损能力，缓解喷嘴入口、出口的高应力状态，采用热压烧结工艺制备了Al₂O₃+(W,Ti)C/Al₂O₃+TiC三层对称型叠层陶瓷材料及叠层陶瓷喷嘴.研究结果表明：叠层陶瓷材料表层较之相应单一材料而言，具有更高的硬度和断裂韧性；在相同的冲蚀磨损条件下，叠层陶瓷喷嘴的抗冲蚀磨损性能较非叠层陶瓷喷嘴有显著的提高；试验分析叠层陶瓷喷嘴的最佳层厚比为2.此外，采用有限元法对叠层陶瓷喷嘴在制备过程中的残余应力进行了理论计算，给出了叠层陶瓷喷嘴中残余应力与层厚比的关系.研究表明，残余压应力的存在，细化了晶粒，提高了叠层材料表层的硬度和断裂韧性，是叠层陶瓷喷嘴其抗冲蚀磨损能力提高的原因.理论分析最佳层厚比也为2，理论分析与试验结果相互印证.

关键词: 叠层陶瓷喷嘴 , residual stress , erosion wear behavior , finite element method

两相复合介质内部电场及宏观介电常数的三维模拟

王国庆 , 吴顺华 , 赵玉双 , 张志萍

无机材料学报

建立三维模型,用蒙特卡洛有限元法对两相复合介质的内部电场分布进行模拟,并由此计算出介质的宏观介电常数εm.发现由三维模型计算出的低介相中的电场能量占总能量的比例高于二维模型.三维模型符合实际复合介质中微粒间并联程度大于串联程度的事实,因此由三维模型得出的电场分布和ε_m值比二维模型更加精确.得出了新的两相复合介质宏观介电常数预测公式:ε^α_m=V₁ε^α₁+V₂ε^α₂,其中α=(V₁²+20V₁V₂+5V₂²)/11,V₁+V₂=1,ε₁<ε₂.该公式与若干文献中的实验结果相吻合.

关键词: 复合介质 , monte carlo method , finite element method , mixing rule

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