本文關(guān)鍵詞：直縫噴嘴CVD法制備高硅鋼工藝過程研究

  更多相關(guān)文章： 噴嘴噴涂法 數(shù)值模擬 供氣方式 滲硅速率 高硅鋼

【摘要】：6.5%wtSi高硅鋼具有高頻鐵損低、磁致伸縮小、噪音小的特點(diǎn),是實(shí)現(xiàn)電磁設(shè)備高效、節(jié)能、輕便化的理想材料。制備6.5wt%Si高硅鋼工藝中,唯有化學(xué)氣相沉積(CVD)法得到了工業(yè)化應(yīng)用。該工藝是在常規(guī)硅鋼片的表面通過CVD的方法沉積一層富硅的Fe3Si層,之后在高溫的狀態(tài)下進(jìn)行擴(kuò)散,以得到所需硅含量及分布的生產(chǎn)技術(shù)。本文提出了一種適用于連續(xù)CVD法制備6.5wt%Si高硅鋼工藝的方法噴嘴噴涂法,利用數(shù)值模擬仿真和實(shí)驗(yàn)相結(jié)合的方式對(duì)供氣方式進(jìn)行研究,并利用該方法考察了其他因素對(duì)沉積速率的影響規(guī)律。通過對(duì)CVD法制備高硅鋼的噴嘴噴涂法和均勻氣氛法進(jìn)行比較,發(fā)現(xiàn)噴嘴噴涂法相對(duì)于均勻氣氛法更適用于連續(xù)CVD法制備6.5wt%Si高硅鋼工業(yè)化生產(chǎn)；利用Fluent數(shù)值仿真軟件對(duì)不同供氣方式下的流場(chǎng)進(jìn)行數(shù)值模擬仿真,利用熱敏式風(fēng)速儀對(duì)數(shù)值仿真模型和仿真結(jié)果進(jìn)行驗(yàn)真。結(jié)果表明,當(dāng)噴射角度為0。時(shí)具有更好的均勻性且制備的試樣滲硅速率大于其他噴射角度,證明噴嘴噴涂法采用垂直噴射時(shí)效果最佳。通過采用不同的反應(yīng)溫度、不同的反應(yīng)物濃度、不同的氣體流量下進(jìn)行噴嘴噴涂法滲硅實(shí)驗(yàn),研究了反應(yīng)溫度、反應(yīng)物濃度、氣體流量對(duì)滲硅速率的影響規(guī)律。最后,根據(jù)上述一系列實(shí)驗(yàn)研究的數(shù)據(jù),歸納出制備6.5wt%Si高硅鋼試樣的最優(yōu)工藝參數(shù),并對(duì)其形貌及磁性能進(jìn)行了分析,為實(shí)現(xiàn)6.5wt%Si高硅鋼的工業(yè)化生產(chǎn)奠定了基礎(chǔ)。
【關(guān)鍵詞】：噴嘴噴涂法 數(shù)值模擬 供氣方式 滲硅速率 高硅鋼
【學(xué)位授予單位】：華東理工大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：TG178
【目錄】：

• 摘要5-6
• Abstract6-9
• 第1章 緒論9-20
• 1.1 研究背景9-10
• 1.2 6.5%Si硅鋼的特性10-12
• 1.2.1 6.5%Si硅鋼磁性能10-11
• 1.2.2 6.5wt%Si硅鋼物理性能11-12
• 1.3 現(xiàn)階段制備6.5wt%Si硅鋼的方法12-14
• 1.4 CVD法制備6.5%Si硅鋼國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀14-16
• 1.5 CVD法制備6.5wt%Si高硅鋼滲硅速率及其影響因素16-19
• 1.5.1 CVD法制備6.5wt%Si高硅鋼工藝原理16-18
• 1.5.2 滲硅速率的影響因素18-19
• 1.6 本文研究?jī)?nèi)容19-20
• 第2章 CVD法制備高硅鋼工藝過程20-33
• 2.1 均勻氣氛法20-21
• 2.2 實(shí)驗(yàn)裝置的設(shè)計(jì)21-28
• 2.2.1 CVD反應(yīng)溫度和反應(yīng)時(shí)間控制21-24
• 2.2.2 反應(yīng)物SiCl_4濃度的控制24-28
• 2.2.3 載氣流量的控制28
• 2.3 均勻氣氛法試驗(yàn)結(jié)果分析28-29
• 2.4 均勻氣氛法存在的問題29-31
• 2.5 供氣方式改為噴嘴噴涂法31-32
• 2.6 本章小結(jié)32-33
• 第3章 不同噴射方式下流場(chǎng)仿真和實(shí)驗(yàn)研究33-48
• 3.1 計(jì)算流體動(dòng)力學(xué)概述33-34
• 3.1.1 計(jì)算流體動(dòng)力學(xué)簡(jiǎn)介33-34
• 3.1.2 Fluent軟件簡(jiǎn)介34
• 3.2 不同噴射方式下的物理模型和網(wǎng)格劃分34-36
• 3.2.1 幾何模型34-35
• 3.2.2 網(wǎng)格劃分35-36
• 3.3 噴嘴計(jì)算模型的確定36
• 3.3.1 湍流模型的確定36
• 3.3.2 輸運(yùn)模型的確定36
• 3.4 噴嘴控制方程36-38
• 3.5 噴嘴求解參數(shù)設(shè)置38
• 3.6 噴嘴流場(chǎng)仿真結(jié)果分析38-44
• 3.6.1 不同噴射方式下噴嘴內(nèi)外流場(chǎng)分布仿真結(jié)果分析38-41
• 3.6.2 帶鋼表面速度場(chǎng)分布情況分析41-42
• 3.6.3 帶鋼表面壓力場(chǎng)分布情況分析42-44
• 3.7 實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證44-47
• 3.7.1 噴嘴出口速度檢測(cè)44-46
• 3.7.2 噴涂效果驗(yàn)證46-47
• 3.8 本章小結(jié)47-48
• 第4章 噴嘴噴涂法噴射方式研究48-62
• 4.1 實(shí)驗(yàn)基材的選擇48-51
• 4.1.1 基材成分對(duì)磁性能的影響48-49
• 4.1.2 基材中Sn元素對(duì)硅沉積與擴(kuò)散速度的影響49-51
• 4.2 實(shí)驗(yàn)步驟51-54
• 4.2.1 實(shí)驗(yàn)前處理51-52
• 4.2.2 實(shí)驗(yàn)過程52-54
• 4.2.3 實(shí)驗(yàn)后處理54
• 4.3 實(shí)驗(yàn)結(jié)果及分析54-60
• 4.3.1 溫度對(duì)滲硅速率的影響54-55
• 4.3.2 SiCl_4濃度對(duì)不同方式下進(jìn)行CVD反應(yīng)滲硅速率的影響研究55-57
• 4.3.3 載氣氣體流量對(duì)不同方式下進(jìn)行CVD反應(yīng)滲硅速率的影響研究57-59
• 4.3.4 試樣形貌及Si含量分布59-60
• 4.4 本章小結(jié)60-62
• 第5章 研究總結(jié)與展望62-64
• 5.1 研究總結(jié)62
• 5.2 研究展望62-64
• 參考文獻(xiàn)64-67
• 致謝67-68
• 攻讀碩士學(xué)位期間的學(xué)術(shù)成果68

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：540986