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

2、，每年還要進口部分高品級碳化硅微粉來滿足國內(nèi)市場。我國生產(chǎn)微粉制備設(shè)備的廠家以仿制國外設(shè)備為主，以生產(chǎn)經(jīng)驗為改進的主要依據(jù)，沒有深入的理論研究作為技術(shù)支撐。針對高品級碳化硅微粉制備設(shè)備的相關(guān)研究還處于初始階段。 隨著計算機軟硬件技術(shù)的發(fā)展及計算流體動力學(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)的計算機數(shù)值模擬得以實現(xiàn)。 基于以上分析，本文以微粉制備設(shè)備中的關(guān)鍵部件——加速噴嘴和氣流粉碎室做為研究對象，采用ANSY

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

4、束度的概念進行評價，從而得出較優(yōu)的設(shè)計方案。 利用優(yōu)化方案試制噴嘴進行產(chǎn)品的加工，通過對產(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)果與試驗結(jié)果基本吻合，集束度的概念可以應(yīng)用于加工高品級碳化硅微粉噴嘴的設(shè)計。 利用有限元分析軟件ANSYS對整個粉碎室進行了數(shù)值模擬，得出整個流場的特性，并對整個系統(tǒng)效率有較大影響的區(qū)域進行了三維分析。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系統(tǒng)的效率