硅碳棒芯部和邊部雜質(zhì)含量均勻性的橫向比較
2021-09-14 17:27:01 點(diǎn)擊：
數(shù)據(jù)方差可以描述各個數(shù)據(jù)偏離平均值的多少，從而說明數(shù)據(jù)的均勻性。為進(jìn)行硅碳棒芯部和邊部雜質(zhì)含量均勻性的橫向比較，分別計算了樣品COFeK含量的方差和平均值，結(jié)果見表t。由表1可見，芯部的雜質(zhì)含量的平均值高于邊部，這可能是中頻爐的渦流加熱的趨膚效應(yīng)使鋁棒中心受熱及冷卻延遲于邊部，冷卻時硅碳棒邊沿溫度低于中心，導(dǎo)致C,O,K和Fe會向中心位置擴(kuò)散遷移。從方差計算可見，硅碳棒中C,O,K和Fe含量的均勻性邊部優(yōu)于芯部。C,O,K和Fe在硅碳棒中作為雜質(zhì)難以完全去除，只有在低溫氧化還原階段會去除一部分，這是由于作為生產(chǎn)硅碳棒的原料鋁粉在還原過程中，受氫氣露點(diǎn)、純度、爐管材質(zhì)和料舟材質(zhì)的影響，這些雜質(zhì)會存在于鋁粉中。適量的雜質(zhì)往往有益于硅碳棒的后續(xù)加工，實(shí)踐證明:當(dāng)。含量延30 x 10 mg/kg、燒結(jié)密度達(dá)到相對理論密度的90%以上、晶粒數(shù)在1 5003 000個/mm2、硬度HRA 52時，硅碳棒坯的綜合加工性能良好。
硬度、密度的對比如圖5、圖6所示。由圖可見，邊部的硬度和密度均高于芯部。主要原因是:<1)在壓制過程中，等靜壓的壓制是從外部延伸到內(nèi)部的，勢必導(dǎo)致邊部的致密性要高于芯部;(2)由于邊部的致密性要高于芯部，在中頻爐加熱時，邊部要比中間容易燒結(jié)，邊部晶粒的生長速度要高于棒芯部。(3)由于中頻加熱固有的特性，硅碳棒坯表面集膚效應(yīng)導(dǎo)致硅碳棒坯表面層優(yōu)先致密，孔隙逸出被阻隔，減緩了內(nèi)部致密化的進(jìn)程。也就是說，由于中頻爐的加熱方式?jīng)Q定了棒的邊沿部位受熱時間長，而且燒結(jié)充分。所以，整根硅碳棒的硬度和密度才會出現(xiàn)邊部高于芯部。當(dāng)密度較低時，硅碳棒坯硬度隨密度的增加而增大的幅度較大;當(dāng)密度較大時，硅碳棒坯硬度隨密度的增加而增大的幅度較小，直至趨于某一穩(wěn)定的值。晶粒數(shù)的對比如圖7所示。zsrider.com
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