直缝喷嘴CVD法制备高硅钢工艺过程研究

发布时间：2017-07-14 12:17

  本文关键词：直缝喷嘴CVD法制备高硅钢工艺过程研究

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【摘要】：6.5%wtSi高硅钢具有高频铁损低、磁致伸缩小、噪音小的特点,是实现电磁设备高效、节能、轻便化的理想材料。制备6.5wt%Si高硅钢工艺中,唯有化学气相沉积(CVD)法得到了工业化应用。该工艺是在常规硅钢片的表面通过CVD的方法沉积一层富硅的Fe3Si层,之后在高温的状态下进行扩散,以得到所需硅含量及分布的生产技术。本文提出了一种适用于连续CVD法制备6.5wt%Si高硅钢工艺的方法喷嘴喷涂法,利用数值模拟仿真和实验相结合的方式对供气方式进行研究,并利用该方法考察了其他因素对沉积速率的影响规律。通过对CVD法制备高硅钢的喷嘴喷涂法和均匀气氛法进行比较,发现喷嘴喷涂法相对于均匀气氛法更适用于连续CVD法制备6.5wt%Si高硅钢工业化生产；利用Fluent数值仿真软件对不同供气方式下的流场进行数值模拟仿真,利用热敏式风速仪对数值仿真模型和仿真结果进行验真。结果表明,当喷射角度为0。时具有更好的均匀性且制备的试样渗硅速率大于其他喷射角度,证明喷嘴喷涂法采用垂直喷射时效果最佳。通过采用不同的反应温度、不同的反应物浓度、不同的气体流量下进行喷嘴喷涂法渗硅实验,研究了反应温度、反应物浓度、气体流量对渗硅速率的影响规律。最后,根据上述一系列实验研究的数据,归纳出制备6.5wt%Si高硅钢试样的最优工艺参数,并对其形貌及磁性能进行了分析,为实现6.5wt%Si高硅钢的工业化生产奠定了基础。
【关键词】：喷嘴喷涂法 数值模拟 供气方式 渗硅速率 高硅钢
【学位授予单位】：华东理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TG178
【目录】：

• 摘要5-6
• Abstract6-9
• 第1章 绪论9-20
• 1.1 研究背景9-10
• 1.2 6.5%Si硅钢的特性10-12
• 1.2.1 6.5%Si硅钢磁性能10-11
• 1.2.2 6.5wt%Si硅钢物理性能11-12
• 1.3 现阶段制备6.5wt%Si硅钢的方法12-14
• 1.4 CVD法制备6.5%Si硅钢国内外研究现状14-16
• 1.5 CVD法制备6.5wt%Si高硅钢渗硅速率及其影响因素16-19
• 1.5.1 CVD法制备6.5wt%Si高硅钢工艺原理16-18
• 1.5.2 渗硅速率的影响因素18-19
• 1.6 本文研究内容19-20
• 第2章 CVD法制备高硅钢工艺过程20-33
• 2.1 均匀气氛法20-21
• 2.2 实验装置的设计21-28
• 2.2.1 CVD反应温度和反应时间控制21-24
• 2.2.2 反应物SiCl_4浓度的控制24-28
• 2.2.3 载气流量的控制28
• 2.3 均匀气氛法试验结果分析28-29
• 2.4 均匀气氛法存在的问题29-31
• 2.5 供气方式改为喷嘴喷涂法31-32
• 2.6 本章小结32-33
• 第3章 不同喷射方式下流场仿真和实验研究33-48
• 3.1 计算流体动力学概述33-34
• 3.1.1 计算流体动力学简介33-34
• 3.1.2 Fluent软件简介34
• 3.2 不同喷射方式下的物理模型和网格划分34-36
• 3.2.1 几何模型34-35
• 3.2.2 网格划分35-36
• 3.3 喷嘴计算模型的确定36
• 3.3.1 湍流模型的确定36
• 3.3.2 输运模型的确定36
• 3.4 喷嘴控制方程36-38
• 3.5 喷嘴求解参数设置38
• 3.6 喷嘴流场仿真结果分析38-44
• 3.6.1 不同喷射方式下喷嘴内外流场分布仿真结果分析38-41
• 3.6.2 带钢表面速度场分布情况分析41-42
• 3.6.3 带钢表面压力场分布情况分析42-44
• 3.7 实验验证44-47
• 3.7.1 喷嘴出口速度检测44-46
• 3.7.2 喷涂效果验证46-47
• 3.8 本章小结47-48
• 第4章 喷嘴喷涂法喷射方式研究48-62
• 4.1 实验基材的选择48-51
• 4.1.1 基材成分对磁性能的影响48-49
• 4.1.2 基材中Sn元素对硅沉积与扩散速度的影响49-51
• 4.2 实验步骤51-54
• 4.2.1 实验前处理51-52
• 4.2.2 实验过程52-54
• 4.2.3 实验后处理54
• 4.3 实验结果及分析54-60
• 4.3.1 温度对渗硅速率的影响54-55
• 4.3.2 SiCl_4浓度对不同方式下进行CVD反应渗硅速率的影响研究55-57
• 4.3.3 载气气体流量对不同方式下进行CVD反应渗硅速率的影响研究57-59
• 4.3.4 试样形貌及Si含量分布59-60
• 4.4 本章小结60-62
• 第5章 研究总结与展望62-64
• 5.1 研究总结62
• 5.2 研究展望62-64
• 参考文献64-67
• 致谢67-68
• 攻读硕士学位期间的学术成果68

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前10条

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中国硕士学位论文全文数据库 前2条

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2 王旭;CVD法制备高硅钢的工艺过程研究[D];华东理工大学;2013年

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本文编号：540986