热交换法蓝宝石晶体生长的数值模拟研究

人工晶体学报 ›› 2016, Vol. 45 ›› Issue (3): 590-596.

热交换法蓝宝石晶体生长的数值模拟研究

陈松松;左然;狄晨莹;苏文佳

江苏大学能源与动力工程学院,镇江,212013;江苏吉星新材料有限公司,镇江,212216

出版日期:2016-03-15 发布日期:2021-01-20
基金资助:
国家自然科学基金(61474058)

Numerical Simulation Study on Sapphire Crystal Growth by Heat Exchanger Method

CHEN Song-song;ZUO Ran;DI Chen-ying;SU Wen-jia

Online:2016-03-15 Published:2021-01-20

摘要/Abstract

摘要： 针对热交换法蓝宝石晶体各生长阶段的温场、流场和热应力进行数值模拟研究,并讨论了上部保温层结构、热交换器内管高度对晶体生长的影响.结果表明:长晶初期,固液界面呈椭球形;等径阶段,固液界面平坦,晶体与坩埚壁不接触;长晶后期,中心轴向晶体生长速率增加,晶体中心首先冒出熔体液面.随晶体高度增加,熔体对流由初期的两个涡胞变为等径阶段的一个涡胞,最大对流速度量级为10-3 m/s.晶体中最大热应力分布在晶体底部,热应力分布呈W型.增加炉体上部保温层,长晶后期固液界面变得平坦;降低热交换器内管高度,有利于降低晶体底部热应力.

中图分类号:

O781

陈松松;左然;狄晨莹;苏文佳. 热交换法蓝宝石晶体生长的数值模拟研究[J]. 人工晶体学报, 2016, 45(3): 590-596.

CHEN Song-song;ZUO Ran;DI Chen-ying;SU Wen-jia. Numerical Simulation Study on Sapphire Crystal Growth by Heat Exchanger Method[J]. JOURNAL OF SYNTHETIC CRYSTALS, 2016, 45(3): 590-596.

[1]	李勇;廖江河;王应;陈宁;佘彦超. 硫脲掺杂金刚石的高温高压合成及FT-IR光谱研究[J]. 人工晶体学报, 2020, 49(7): 1176-1179.
[2]	耿邦杰;左然. 硅晶体生长固液界面形貌研究[J]. 人工晶体学报, 2020, 49(5): 804-810.
[3]	闵乃本. 实际晶体的生长机制[J]. 人工晶体学报, 2019, 48(9): 1573-1587.
[4]	李勇;廖江河;谭德斌;宋谋胜;罗开武;肖政国. 添加不同硼源时金刚石的高温高压合成[J]. 人工晶体学报, 2018, 47(9): 1752-1756.
[5]	李勇;廖江河;陈宁;佘彦超;宋谋胜;宋坤. Fe70Ni30粉末触媒中Ⅱa型金刚石大单晶的高温高压合成[J]. 人工晶体学报, 2018, 47(5): 1055-1059.
[6]	李勇;李尚升;佘彦超;管学茂. 金刚石单晶高温高压合成中氮对硫的影响[J]. 人工晶体学报, 2017, 46(5): 778-781.
[7]	许晨阳;解亚娟;邓福铭;陈立;雷青. 微/纳米CVD金刚石涂层沉积工艺参数优化[J]. 人工晶体学报, 2017, 46(5): 890-896.
[8]	朱阳阳;岳银超;赵营;涂衡;翟乃霞;胡章贵. 不同气氛下YAl3(BO3)4晶体的生长和激光性能研究[J]. 人工晶体学报, 2016, 45(7): 1727-1731.
[9]	耿庆钰;李建锡;韩伟明;李楠;郑书瑞. 磷石膏蒸压制备半水硫酸钙晶须[J]. 人工晶体学报, 2016, 45(7): 1892-1897.
[10]	周耐根;张弛;刘博;李克;周浪. 硅晶体生长速率与过冷度关系的分子动力学模拟研究[J]. 人工晶体学报, 2016, 45(1): 28-34.
[11]	李勇;冯云光;金慧;贾晓鹏;马红安. 高温高压下高氮浓度金刚石大单晶的合成与研究[J]. 人工晶体学报, 2015, 44(11): 2984-2987.
[12]	徐家跃;王冰心;金敏;房永征. GaAs晶体坩埚下降法生长及掺杂效应[J]. 人工晶体学报, 2015, 44(10): 2632-2640.
[13]	吴小元;张弛;周耐根;周浪. 应变对硅晶体生长影响的分子动力学模拟研究[J]. 人工晶体学报, 2014, 43(12): 3185-3190.
[14]	李百中;李铮;施振华;刘有臣;张沛雄;程继萌;杭寅. 激光晶体Zr∶Yb∶LiNbO3的生长及光谱性质研究[J]. 人工晶体学报, 2014, 43(11): 2767-2771.
[15]	王端良;李廷斌;张光辉;王圣来;王继扬;丁建旭. 大尺寸KDP/DKDP晶体的非线性吸收研究[J]. 人工晶体学报, 2014, 43(10): 2492-2496.