جو بنيادي عملسي سيکرسٽل جي واڌ کي اعليٰ درجه حرارت تي خام مال جي تخليق ۽ سڙڻ ۾ ورهايو ويو آهي، گرمي پد جي درجي جي عمل جي تحت گيس جي مرحلي واري مواد جي نقل و حمل، ۽ ٻج ڪرسٽل تي گيس جي مرحلي واري مادي جي ٻيهر بحالي جي واڌ. هن جي بنياد تي، گهرو گهرن کي ٽن حصن ۾ ورهايو ويو آهي: خام مال جي ايراضي، ترقي چيمبر ۽ ٻج ڪرسٽل. ھڪڙي عددي تخليق ماڊل ٺاھيو ويو آھي اصل مزاحمت جي بنياد تيسي سياڪيلو ڪرسٽل جي واڌ جو سامان (ڏسو شڪل 1). حساب ڪتاب ۾: هيٺانصليب واروپاسي واري هيٽر جي هيٺان کان 90 ملي ميٽر پري آهي، ڪرسيبل جي مٿين درجه حرارت 2100 ℃ آهي، خام مال جي ذري جو قطر 1000 μm آهي، پورسيٽي 0.6 آهي، ترقي جو دٻاء 300 Pa آهي، ۽ واڌ جو وقت 100 ايڇ آهي. . PG جي ٿولهه 5 ملي ميٽر آهي، قطر صليب جي اندروني قطر جي برابر آهي، ۽ اهو خام مال جي مٿان 30 ملي ميٽر تي واقع آهي. خام مال جي زون جي ٺهڪندڙ، ڪاربنائيزيشن، ۽ ريٽيڪلائيزيشن جي عمل کي حساب ۾ سمجهيو ويندو آهي، ۽ پي جي ۽ گيس مرحلن جي مادي جي وچ ۾ رد عمل نه سمجهيو ويندو آهي. حساب سان لاڳاپيل جسماني ملڪيت جا پيراگراف ٽيبل 1 ۾ ڏيکاريا ويا آهن.
شڪل 1 سموليشن حساب ڪتاب ماڊل. (a) کرسٽل جي واڌ جي تخليق لاءِ حرارتي فيلڊ ماڊل؛ (b) صليب جي اندروني علائقي جي ڊويزن ۽ لاڳاپيل جسماني مسئلن
جدول 1 حساب ۾ استعمال ٿيل ڪجھ جسماني پيرا ميٽر
شڪل 2(a) ڏيکاري ٿو ته PG تي مشتمل ڍانچي جو گرمي پد (ڍانچي 1 جي طور تي ظاهر ڪيو ويو آهي) PG-آزاد ڍانچي کان وڌيڪ آهي (ڍانچي 0 طور ظاهر ڪيو ويو آهي) PG کان هيٺ، ۽ ساخت 0 کان گهٽ آهي PG کان مٿي. مجموعي طور تي گرمي پد جي درجه بندي وڌائي ٿي، ۽ PG گرمي-انسوليٽنگ ايجنٽ طور ڪم ڪري ٿو. انگ اکر 2(b) ۽ 2(c) جي مطابق، خام مال واري علائقي ۾ ڍانچي 1 جي محوري ۽ شعاع جي درجه حرارت جي درجي جا ننڍا ننڍا آھن، درجه حرارت جي ورڇ وڌيڪ يونيفارم آھي، ۽ مواد جي ذيلي تقسيم وڌيڪ مڪمل آھي. خام مال واري علائقي جي برعڪس، شڪل 2(c) ڏيکاري ٿو ته ڍانچي 1 جي سيڊ ڪرسٽل تي شعاع جي درجه حرارت جو درجو وڏو آهي، جيڪو ٿي سگهي ٿو مختلف گرمي جي منتقلي جي طريقن جي مختلف تناسب جي ڪري، جيڪو ڪرسٽل کي محدب انٽرفيس سان وڌڻ ۾ مدد ڪري ٿو. . شڪل 2(d) ۾، ڪرسيبل ۾ مختلف پوزيشنن تي گرمي پد وڌڻ جي رجحان کي ظاهر ڪري ٿو جيئن واڌارو ٿئي ٿو، پر ساخت 0 ۽ ساخت 1 جي وچ ۾ درجه حرارت جو فرق خام مال واري علائقي ۾ آهستي آهستي گھٽجي ٿو ۽ ترقي جي چيمبر ۾ بتدريج وڌي ٿو.
شڪل 2 درجه حرارت جي ورڇ ۽ ڪرسيبل ۾ تبديليون. (a) 0 (کاٻي) ۽ ڍانچي 1 (ساڄي) 0 h، يونٽ: ℃؛ (b) ڍانچي 0 ۽ ڍانچي 1 جي وچ واري لڪير تي درجه حرارت جي ورڇ خام مال جي هيٺان کان سيڊ ڪرسٽل تائين 0 h تي؛ (c) درجه حرارت جي ورڇ سينٽر کان ڪرسيبل جي ڪنڊ تائين ٻج جي ڪرسٽل مٿاڇري تي (A) ۽ خام مال جي مٿاڇري (B)، وچولي (C) ۽ هيٺيون (D) 0 h تي، افقي محور r آهي. A لاءِ ٻج ڪرسٽل ريڊيس، ۽ B~D لاءِ خام مال واري علائقي ريڊيس؛ (d) مٿئين حصي (A)، خام مال جي مٿاڇري (B) ۽ وچين (C) جي جوڙجڪ 0 ۽ ساخت 1 جي ترقي واري چيمبر جي وچ ۾ 0، 30، 60، ۽ 100 ايڇ تي درجه حرارت جي تبديلي.
شڪل 3 ساخت 0 ۽ ڍانچي 1 جي ڪرسيبل ۾ مختلف وقتن تي مادي ٽرانسپورٽ کي ڏيکاري ٿو. خام مال جي علائقي ۾ گيس مرحلو مواد جي وهڪري جي شرح ۽ ترقي واري چيمبر پوزيشن جي واڌ سان وڌي ٿي، ۽ مادي ٽرانسپورٽ ڪمزور ٿي ويندي آهي جيئن ترقي وڌندي آهي. . شڪل 3 اهو پڻ ڏيکاري ٿو ته تخليق جي حالتن هيٺ، خام مال پهرين ڪرسيبل جي پاسي واري ڀت تي ۽ پوءِ صليب جي تري تي گرافٽائيز ڪري ٿو. ان کان علاوه، خام مال جي مٿاڇري تي ٻيهر ريسٽاللائيزيشن آهي ۽ اهو بتدريج ٿلهو ٿيندو آهي جيئن ترقي وڌندي آهي. انگ اکر 4(a) ۽ 4(b) ڏيکاري ٿو ته خام مال جي اندر مادي جي وهڪري جي شرح گھٽجي ويندي آهي جيئن واڌارو ٿئي ٿو، ۽ 100 h تي مادي جي وهڪري جي شرح شروعاتي لمحن جو اٽڪل 50٪ آهي؛ بهرحال، وهڪري جي شرح خام مال جي گرافائيزيشن جي ڪري ڪناري تي نسبتا وڏي آهي، ۽ ڪناري تي وهڪري جي شرح 100 ڪلاڪ تي وچ واري علائقي ۾ وهڪري جي شرح کان 10 ڀيرا وڌيڪ آهي؛ ان کان علاوه، ساخت 1 ۾ PG جو اثر، ساخت 1 جي خام مال واري علائقي ۾ مادي جي وهڪري جي شرح کي ساخت 0 جي ڀيٽ ۾ گھٽ ڪري ٿو. شڪل 4(c) ۾، مواد جي وهڪري کي خام مال واري علائقي ۽ ترقيءَ جو چيمبر بتدريج ڪمزور ٿيندو ٿو وڃي جيئن ترقي ٿيندي آهي، ۽ خام مال جي علائقي ۾ مادي جو وهڪرو گهٽجڻ لڳندو آهي، جيڪو صليب جي ڪنارن تي هوا جي وهڪري جي چينل کي کولڻ ۽ مٿي تي ٻيهر ريسٽاللائيزيشن جي رڪاوٽ جي ڪري ٿيندو آهي؛ ترقي واري چيمبر ۾، ساخت 0 جي مادي وهڪري جي شرح ابتدائي 30 ڪلاڪ کان 16٪ تائين تيزيءَ سان گهٽجي ٿي، ۽ ايندڙ وقت ۾ صرف 3٪ گھٽجي ٿي، جڏهن ته جوڙجڪ 1 سڄي ترقي جي عمل دوران نسبتاً مستحڪم رهي ٿي. تنهن ڪري، PG ترقي جي چيمبر ۾ مواد جي وهڪري جي شرح کي مستحڪم ڪرڻ ۾ مدد ڪري ٿي. شڪل 4 (d) ڪرسٽل جي ترقي جي سامهون مواد جي وهڪري جي شرح جو مقابلو ڪري ٿو. شروعاتي لمحن ۽ 100 ايڇ تي، ساخت 0 جي ترقي واري علائقي ۾ مادي ٽرانسپورٽ 1 جي ساخت جي ڀيٽ ۾ وڌيڪ مضبوط آهي، پر ساخت 0 جي ڪنارن تي هميشه تيز وهڪري جي شرح وارو علائقو هوندو آهي، جيڪو کنڊ تي تمام گهڻو واڌارو ڪري ٿو. . ساخت 1 ۾ PG جي موجودگي مؤثر طور تي ھن رجحان کي دٻائي ٿو.
شڪل 3 ڪرسيبل ۾ مواد جو وهڪرو. مختلف وقتن تي 0 ۽ 1 جي جوڙجڪ ۾ گئس مواد جي نقل و حمل جي اسٽريم لائنز (کاٻي) ۽ رفتار ویکٹر (ساڄي)، رفتار ویکٹر يونٽ: m/s
شڪل 4 مادي وهڪري جي شرح ۾ تبديليون. (a) 0، 30، 60، ۽ 100 ايڇ تي 0، 30، 60 ۽ 100 ايڇ جي خام مال جي وچ ۾ مواد جي وهڪري جي شرح جي ورڇ ۾ تبديلي، r خام مال جي علائقي جو ريڊيس آهي؛ (b) 0، 30، 60، ۽ 100 ايڇ تي ڍانچي 1 جي خام مال جي وچ ۾ مواد جي وهڪري جي شرح جي ورڇ ۾ تبديلي، r خام مال واري علائقي جو ريڊيس آھي؛ (c) وقت گذرڻ سان گڏ ترقي واري چيمبر (A, B) ۽ خام مال (C, D) جي جوڙجڪ 0 ۽ 1 جي اندر مادي وهڪري جي شرح ۾ تبديليون؛ (d) 0 ۽ 1 تي 0 ۽ 100 ايڇ جي جوڙجڪ جي ٻج ڪرسٽل جي مٿاڇري جي ويجھو مواد جي وهڪري جي شرح جي ورڇ، r ٻج جي ڪرسٽل جو ريڊيس آھي
سي/سي ڪرسٽل استحڪام کي متاثر ڪري ٿو ۽ سي سي ڪرسٽل جي ترقي جي خراب کثافت. شڪل 5(a) شروعاتي پل ۾ ٻن ساختن جي C/Si تناسب جي ورڇ جو مقابلو ڪري ٿو. C/Si تناسب بتدريج هيٺان کان مٿي تائين گھٽجي ٿو، ۽ ساخت 1 جو C/Si تناسب هميشه مختلف پوزيشنن تي ساخت 0 کان وڌيڪ هوندو آهي. انگ اکر 5(b) ۽ 5(c) ڏيکارين ٿا ته C/Si تناسب بتدريج واڌ سان وڌي ٿو، جنهن جو تعلق ترقي جي پوئين مرحلي ۾ اندروني گرمي پد ۾ واڌ، خام مال جي گرافائيزيشن جي واڌ، ۽ سي جي رد عمل سان آهي. graphite crucible سان گئس مرحلي ۾ اجزاء. شڪل 5(d) ۾، ساخت 0 ۽ ڍانچي 1 جو C/Si تناسب PG (0, 25 mm) کان هيٺ بلڪل مختلف آهي، پر PG (50 mm) کان ٿورو مختلف آهي، ۽ فرق آهستي آهستي وڌي ٿو جيئن اهو ڪرسٽل جي ويجهو اچي ٿو. . عام طور تي، ساخت 1 جو C/Si تناسب وڌيڪ آهي، جيڪو ڪرسٽل فارم کي مستحڪم ڪرڻ ۽ مرحلي جي منتقلي جي امڪان کي گهٽائڻ ۾ مدد ڪري ٿو.
شڪل 5 تقسيم ۽ تبديليون C/Si تناسب. (a) C/Si تناسب جي ورڇ ڍانچي جي صليب ۾ 0 (بائیں) ۽ ساخت 1 (ساڄي) 0 h تي؛ (b) C/Si تناسب مختلف وقتن تي 0، 30، 60، 100 h؛ ساخت 0 جي مرڪزي لڪير کان مختلف فاصلن تي (c) C/Si تناسب مختلف وقتن تي ڍانچي 1 جي مرڪزي لڪير کان مختلف فاصلن تي (0, 30, 60, 100 h)؛ (d) مختلف فاصلن تي C/Si تناسب جو مقابلو (0, 25, 50, 75, 100 mm) مختلف وقتن تي (0, 25, 50, 75, 100 mm) جي وچ واري لڪير کان ڍانچي 0 (سولڊ لائين) ۽ ڍانچي 1 (ڊيش ٿيل لائن) 30، 60، 100 ه).
شڪل 6 ٻن ساختن جي خام مال جي علائقن جي ذرات جي قطر ۽ پورسيٽي ۾ تبديلين کي ڏيکاري ٿو. انگ اکر ڏيکاري ٿو ته خام مال جو قطر گھٽجي ٿو ۽ صليب واري ديوار جي ويجھو پورسيٽي وڌي ٿي، ۽ ڪنارن جي پورسيٽي وڌندي رهي ٿي ۽ ذرڙي جو قطر گهٽجڻ جاري آهي جيئن واڌارو وڌي ٿو. وڌ ۾ وڌ ڪنڊ پورسيٽي 100 ايڇ تي 0.99 بابت آهي، ۽ گهٽ ۾ گهٽ ذرو قطر تقريبا 300 μm آهي. ذرات جو قطر وڌي ٿو ۽ خام مال جي مٿئين مٿاڇري تي پورسيٽي گھٽجي وڃي ٿي، ٻيهر ريسٽاللائيزيشن جي مطابق. ريٽيڪلائيزيشن واري علائقي جي ٿلهي وڌندي آهي جيئن ترقي جي ترقي، ۽ ذرات جي سائيز ۽ پورسيٽي تبديل ٿيڻ جاري آهي. وڌ ۾ وڌ ذرو قطر 1500 μm کان وڌيڪ پهچي ٿو، ۽ گهٽ ۾ گهٽ porosity 0.13 آهي. ان کان علاوه، جيئن ته PG خام مال جي علائقي جي درجه حرارت کي وڌائي ٿو ۽ گيس سپرسائيچريشن ننڍڙو آهي، ساخت جي خام مال جي مٿين حصي جي ريٽيڪلائيزيشن ٿلهي 1 ننڍڙو آهي، جيڪو خام مال جي استعمال جي شرح کي بهتر بڻائي ٿو.
شڪل 6 مختلف وقتن تي ڍانچي 0 ۽ ڍانچي 1 جي خام مال واري علائقي جي ذرات جي قطر (کاٻي) ۽ پورسيٽي (ساڄي) ۾ تبديليون، ذرات جو قطر يونٽ: μm
شڪل 7 ڏيکاري ٿو ته جوڙجڪ 0 ترقي جي شروعات ۾ وارپس، جيڪا شايد مواد جي وهڪري جي اضافي شرح سان لاڳاپيل هجي جيڪا خام مال جي کنڊ جي گرافائيزيشن جي ڪري ٿي. اڳتي وڌڻ واري عمل دوران وارپنگ جو درجو ڪمزور ٿي ويندو آهي، جيڪو شڪل 4 (d) ۾ ساخت 0 جي ڪرسٽل واڌ جي اڳيان مادي وهڪري جي شرح ۾ تبديلي سان ملندو آهي. ساخت 1 ۾، پي جي اثر جي ڪري، ڪرسٽل انٽرفيس وارپنگ نه ڏيکاريندو آهي. ان کان علاوه، PG پڻ ڍانچي 1 جي ترقي جي شرح کي ساخت 0 جي ڀيٽ ۾ خاص طور تي گھٽ ڪري ٿو. 100 h کان پوء ساخت جي ڪرسٽل جي مرڪز جي ٿلهي صرف ساخت 0 جي صرف 68٪ آھي.
شڪل 7 30، 60 ۽ 100 ايڇ تي ساخت 0 ۽ ساخت 1 ڪرسٽل جي انٽرفيس تبديليون
ڪرسٽل جي ترقي عددي تخليق جي عمل جي حالتن جي تحت ڪئي وئي. ڍانچي 0 ۽ ڍانچي 1 سان اڀريل ڪرسٽل ترتيب ڏنل شڪل 8(a) ۽ شڪل 8(b) ۾ ڏيکاريا ويا آهن. کرسٽل جو ڍانچو 0 هڪ مقطع انٽرفيس ڏيکاري ٿو، مرڪزي علائقي ۾ اڻڄاڻن سان ۽ ڪناري تي هڪ مرحلي جي منتقلي سان. مٿاڇري جو محرڪ گيس-مرحلي مواد جي نقل و حمل ۾ هڪ خاص درجي جي غير همواريت جي نمائندگي ڪري ٿو، ۽ مرحلي جي منتقلي جو واقعو گهٽ C/Si تناسب سان ملندو آهي. ڍانچي 1 پاران اڀري ڪيل ڪرسٽل جو انٽرفيس ٿورڙو محدب آهي، ڪوبه مرحلو منتقلي نه ملي آهي، ۽ ٿلهي PG کان سواءِ ڪرسٽل جو 65٪ آهي. عام طور تي، ڪرسٽل جي ترقي جا نتيجا تخليق جي نتيجن سان ملن ٿا، ساخت 1 جي ڪرسٽل انٽرفيس تي وڏي ريڊيل درجه حرارت جي فرق سان، ڪنڊ تي تيز رفتار کي دٻايو وڃي ٿو، ۽ مجموعي مواد جي وهڪري جي شرح سست آهي. مجموعي رجحان عددي تخليق جي نتيجن سان مطابقت رکي ٿو.
شڪل 8 سي سي ڪرسٽل ڍانچي 0 ۽ ڍانچي 1 تحت اڀريا
نتيجو
PG خام مال جي علائقي جي مجموعي درجه حرارت جي بهتري ۽ محوري ۽ شعاع واري درجه حرارت جي يونيفارم کي بهتر ڪرڻ لاءِ سازگار آهي، خام مال جي مڪمل سربليشن ۽ استعمال کي وڌائڻ؛ مٿين ۽ هيٺان درجه حرارت جو فرق وڌي ٿو، ۽ ٻج جي ڪرسٽل جي مٿاڇري جو ريڊيل گريڊئينٽ وڌي ٿو، جيڪو محدب انٽرفيس جي واڌ کي برقرار رکڻ ۾ مدد ڪري ٿو. وڏي پئماني تي منتقلي جي لحاظ کان، PG جو تعارف مجموعي طور تي ماس جي منتقلي جي شرح کي گھٽائي ٿو، ترقي واري چيمبر ۾ مادي جي وهڪري جي شرح PG تي مشتمل وقت سان گهٽ تبديل ٿي، ۽ سڄي ترقي جو عمل وڌيڪ مستحڪم آهي. ساڳئي وقت، پي جي پڻ مؤثر طور تي وڌيڪ کنڊ ڪاميٽي جي منتقلي جي واقعن کي روڪي ٿو. ان کان علاوه، PG پڻ ترقي جي ماحول جي C/Si تناسب کي وڌائي ٿو، خاص طور تي ٻج ڪرسٽل انٽرفيس جي اڳئين ڪنڊ تي، جيڪو ترقي جي عمل دوران مرحلن جي تبديلي جي واقعن کي گھٽائڻ ۾ مدد ڪري ٿو. ساڳئي وقت، پي جي حرارتي موصليت جو اثر خام مال جي مٿئين حصي ۾ هڪ خاص حد تائين recrystallization جي واقعن کي گھٽائي ٿو. ڪرسٽل جي واڌ لاءِ، پي جي ڪرسٽل جي واڌ جي شرح کي سست ڪري ٿو، پر ترقي جو انٽرفيس وڌيڪ محدب آهي. تنهن ڪري، پي جي سي سي ڪرسٽل جي ترقي جي ماحول کي بهتر ڪرڻ ۽ ڪرسٽل معيار کي بهتر ڪرڻ لاء هڪ مؤثر ذريعو آهي.
پوسٽ جو وقت: جون-18-2024