高品級(jí)碳化硅微粉制備設(shè)備關(guān)鍵技術(shù)的研究.pdf

1、碳化硅微粉可用于研磨、切割和陶瓷材料，高品級(jí)碳化硅微粉是指冶煉后的大塊碳化硅通過(guò)粉碎、分級(jí)等工序，使其成為具有高純度、嚴(yán)格的粒徑分布、不摻雜過(guò)大或過(guò)小的顆粒，具有多棱角顆粒外形的碳化硅微粉。高品級(jí)碳化硅以其高硬度、高磨削能力、耐高溫、耐氧化、耐腐蝕等特點(diǎn)，被廣泛用于單晶硅片、太陽(yáng)能電池用多軌鏡片、壓電晶體片、光學(xué)濾波器等高精密切割、研磨、拋光。我國(guó)是碳化硅生產(chǎn)和出口大國(guó)，但產(chǎn)品品級(jí)低，附加值較低。碳化硅微粉出口還處于初級(jí)產(chǎn)品的資源型出口

2、，每年還要進(jìn)口部分高品級(jí)碳化硅微粉來(lái)滿(mǎn)足國(guó)內(nèi)市場(chǎng)。我國(guó)生產(chǎn)微粉制備設(shè)備的廠家以仿制國(guó)外設(shè)備為主，以生產(chǎn)經(jīng)驗(yàn)為改進(jìn)的主要依據(jù)，沒(méi)有深入的理論研究作為技術(shù)支撐。針對(duì)高品級(jí)碳化硅微粉制備設(shè)備的相關(guān)研究還處于初始階段。 隨著計(jì)算機(jī)軟硬件技術(shù)的發(fā)展及計(jì)算流體動(dòng)力學(xué)與有限元分析軟件的結(jié)合，使得氣流在噴嘴及粉碎室內(nèi)的計(jì)算機(jī)數(shù)值模擬得以實(shí)現(xiàn)。 基于以上分析，本文以微粉制備設(shè)備中的關(guān)鍵部件——加速?lài)娮旌蜌饬鞣鬯槭易鰹檠芯繉?duì)象，采用ANSY

3、S有限元分析軟件對(duì)噴嘴及粉碎室內(nèi)的流動(dòng)進(jìn)行了計(jì)算機(jī)的數(shù)值模擬，獲得了噴嘴內(nèi)部及出口處的流場(chǎng)分布，以及粉碎室的流動(dòng)特性，找到了粉碎室內(nèi)的死區(qū)和回流區(qū)域。 首先根據(jù)噴嘴出口流場(chǎng)特性，確定了優(yōu)化噴嘴結(jié)構(gòu)的評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)，首次提出了集束度的概念。在此之前，尚未對(duì)噴嘴性能高低有一個(gè)明確的數(shù)學(xué)表達(dá)，這是本論文的主要?jiǎng)?chuàng)新點(diǎn)。利用正交分析的方法，對(duì)噴嘴性能有較大影響的幾個(gè)因素的不同水平生成了正交表，在對(duì)每一個(gè)方案進(jìn)行了有限元分析的基礎(chǔ)上，將結(jié)果利用集

4、束度的概念進(jìn)行評(píng)價(jià)，從而得出較優(yōu)的設(shè)計(jì)方案。 利用優(yōu)化方案試制噴嘴進(jìn)行產(chǎn)品的加工，通過(guò)對(duì)產(chǎn)品的產(chǎn)量、粒徑分布及顆粒形貌等數(shù)據(jù)的采集，可以看出，有限元分析結(jié)果與試驗(yàn)結(jié)果基本吻合，集束度的概念可以應(yīng)用于加工高品級(jí)碳化硅微粉噴嘴的設(shè)計(jì)。 利用有限元分析軟件ANSYS對(duì)整個(gè)粉碎室進(jìn)行了數(shù)值模擬，得出整個(gè)流場(chǎng)的特性，并對(duì)整個(gè)系統(tǒng)效率有較大影響的區(qū)域進(jìn)行了三維分析。噴嘴作為氣流粉碎系統(tǒng)的關(guān)鍵部件，它的安裝位置直接影響著整個(gè)系統(tǒng)的效率