大尺寸石英玻璃冷却过程动态优化

发布时间：2024-04-13 20:21

　　石英玻璃具有导热率低、抗热振性强、变形温度高以及在整个光谱中的透过性好等优秀的综合性能,在现代科技发展中已经成为不可替代的重要材料。微电子成像、航空航天、惯性约束核聚变等高精科技领域,石英玻璃应用日益广泛。应力是决定石英玻璃性能的重要因素,主要在退火和冷却阶段产生。退火阶段产生的应力可以通过应力松弛降低,而冷却阶段石英玻璃的粘弹性基本消失,产生的热应力会对石英玻璃的性能造成永久影响。大尺寸石英玻璃在冷却过程中产生的高热应力会导致石英玻璃内外层产生裂缝等缺陷。对石英玻璃冷却过程的热场进行精确控制是克服石英玻璃产品热应力危害的可行技术手段。本文用有限元法模拟简化的石英玻璃电熔炉,发展了适用于石英玻璃冷却过程的多物理场模拟方法,提出了石英玻璃冷却过程的应力迁移模型,比较了真空冷却和通气冷却过程中应力受到的影响,在此基础上建立炉体结构参数和过程工艺参数与冷却过程中的应力场和温度场之间的关系。文中分析优化了炉体设备结构,包括石英玻璃加热器的相对位置及通气过程中气体出口的位置;文中讨论了样品尺寸、过程功率曲线的最优解及通入气体对冷却过程的影响。综上所述,对石英玻璃冷却过程中炉体结构参数和过程工艺参...

【文章页数】：76 页

【学位级别】：硕士

【部分图文】：

图1-2石英玻璃电熔炉示意图

中科技大学硕士学位论文转变并产生体积变化，在烧结前需要足够的时间保证晶型转的过程中出现气泡[47]。该过程的升温速率也是不容忽视的重度分布不均，局部温度低，升温过程过快会导致其被玻璃熔体程中，先将水晶粉放在石墨坩埚内，采用真空电熔炉加热至空下熔融生成石英玻璃....

图3-1石英玻璃简化电熔炉示意图（a）真空冷却简化模型（b）通气冷却简化模型

华中科技大学硕士学位论文却过程应力的影响时，研究过程所需要的时间都在30小时左右，通过研究完整冷却过程中应力曲线的变化与应力分布区域的迁移，对石英玻璃的冷却模型进行更好的调控。在石英玻璃电熔炉整体结构中，炉内各部件的参数值均按标准进行。炉内各结构的物性参....

图3-2石英玻璃热应力形成机理示意图（a）暂时应力（b）永久应力X为应力，Y为石英玻璃各层到中心层的距离，＋为张应力，－为压应力，O为石英玻璃中心层

石英玻璃热应力形成机理示意图（a）暂时应力（b）永英玻璃各层到中心层的距离，＋为张应力，－为压应力，O却过程中的应力有两种形式，分别是暂时应力和永英玻璃暂时应力的产生过程。石英玻璃在应变点温度层温度受到外界的影响，下降比内层更快，因此石英收缩，而石英玻璃内部会受到石英玻璃外层....

图3-3石英玻璃自然冷却过程下应力分布云图与应力等值线演变过程

图3-3石英玻璃自然冷却过程下应力分布云图与应力等值线演变过程。（a）冷却开始，（b）冷却开始3分钟，（c）冷却开始5分钟，（d）冷却开始62分钟。本文中石英玻璃在冷却过程开始前为稳定状态。稳态时加热器功率不变，为0.23MW，石英玻璃的整体温度在1100℃以....

本文编号：3953572