热退火对多晶硅特性的影响

热退火对多晶硅特性的影响
热退火对多晶硅特性的影响

第26卷 第12期2005年12月

半 导 体 学 报

CHIN ESE J OURNAL OF SEMICONDUCTORS

Vol.26 No.12

Dec.,2005

Received 10J une 2005

Ζ2005Chinese Institute of Electronics

E ffect of Therm al Annealing on Characteristics

of Polycrystalline Silicon

Ren Bingyan 1,Gou Xianfang 1,2,Ma Lifen 1,2,Li Xudong 2,Xu Ying 2,and Wang Wenjing 2

(1Semiconductor Research I nstit ute ,Hebei Uni versit y of Technolog y ,Tianj in 300130,China )

(2B ei j ing S olar Energ y Research I nstit ute ,Bei j i ng 100083,China )

Abstract :Oxygen and carbon behaviors and minority 2carrier lifetimes in multi 2crystalline silicon (mc 2Si )used for solar cells are investigated by FTIR and QSSPCD before and after annealing at 750~1150℃in N 2and O 2ambient.For comparison ,the annealing of CZ silicon with nearly the same oxygen and carbon concentrations is also carried out under the same conditions.The results reveal that the oxygen and carbon concentrations of mc 2Si and CZ 2Si have a lesser decrease ,which means oxygen precipitates are not generated ,and grain boundaries in mc 2Si do not affect car 2bon behavior.Bulk lifetime of mc 2Si increases in N 2and O 2ambient at 850,950,and 1150℃,and the lifetime of mc 2Si wafers annealed in O 2are higher than those annealed in N 2,which shows that a lot of impurities in mc 2Si at high temperature annealing diff use to grain boundaries ,greatly reducing recombination centers.Interstitial Si atoms filling vacancies or recombination centers increases lifetime.K ey w ords :polycrystalline silicon ;oxygen ;lifetime EEACC :2520C

C LC number :TN30411+2 Document code :A Article I

D :025324177(2005)1222294204

1 Introduction

Polycrystalline Si wafers have become preva 2lent in t he recent p hotovoltaic market.However ,t hey need f urt her quality imp rovement for highly efficient ,low 2co st solar cells.First we must under 2stand t he behaviors of imp urities and defect s in t he polycrystalline Si wafers in more detail.Because t here are grain boundaries and more imp urities and defect s ,mc 2Si material has more complicated p hysi 2cal behavior in high temperat ure annealing t han mono 2crystalline silicon.Oxygen in mc 2Si is a very important imp urity t hat affect s t he elect rical and mechanical properties of silicon material during heat t reat ment s [1].However ,t he formation of oxy 2gen precipitates ,t he variety of minor carrier life 2times ,and t he influence of t he annealing ambient are less investigated for polycrystalline silico n solar

cells.In t his paper ,t he effect s of t hermal annealing

on oxygen behavior and carrier lifetimes for poly 2crystalline Si wafers are investigated.

2 Experiment

The polycrystalline Si wafers provided by Ba 2yer Solar Corporation in t his experiment were p 2

type ,019Ω?cm ,and 285

μm t hick.The interstitial oxygen and substit ute carbon concent rations of t he samples were 813×1017and 2×1017cm -3,respec 2tively.For comparison ,p 2type CZ 2Si samples wit h

〈100〉orientation ,1~3Ω?cm ,a t hickness of

330

μm ,and almost t he same oxygen concent ration were also st udied.The samples were cleaned wit h chemical solution ,and Si oxide was removed in an HF (10%)solution.Then t hey were subjected to heat t reat ment at 1260℃for 1h in N 2ambient so as to eliminate t he influence of t hermal history before

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期Ren Bingyan et al.: Effect of Thermal Annealing on Characteristics of Polycrystalline Silicon

annealing [2].A single step heat t reat ment was t hen carried out in t he temperat ure range of 750~1150℃for 4h in N 2and O 2ambient.Interstitial ox 2ygen concent rations and minority 2carrier lifetimes before and after annealing were determined by F T 2IR (Fourier transmission inf rared spect ro scopy )and QSSPCD (quasi 2steady state p hotoconductance decay ).Finally ,t he samples were etched by Sirtl or Wright solution and were examined wit h an optical microscope and SEM.

3 R esults

3.1 Change of the interstitial oxygen concentra 2

tions

Figures 1and 2show t he profiles of t he inter 2stitial oxygen co ncent ration of CZ 2Si and mc 2Si during single step annealing in t he temperat ure range of 750~1150℃in N 2and O 2ambient.It can be seen t hat t he oxygen concent ration in CZ 2Si and mc 2Si slightly decreases (except for t he light in 2crease in mc 2Si at 950℃

).The change of oxygen concentration is almo st uniform in N 2and O 2an 2nealing.This indicates t hat t here is almost no gen 2eration of oxygen p recipitates in CZ 2Si and mc 2Si wafers in N 2or O 2ambient.This has less influence on oxygen concent ration during single step annea 2

ling.

Fig.1 Interstitial oxygen changes with annealing tem 2perature under N 2and O 2surrounding in CZ 2Si

wafers

Fig.2 Interstitial oxygen changes with annealing tem 2

perature under N 2and O 2surrounding in mc 2Si wafers

3.2 Change of substitute carbon concentration

Carbon in CZ silicon has been reported to have a significant influence on oxygen precipitation dur 2ing heat t reat ment s.In addition ,t here is a much higher carbon concent ration in mc 2Si t han in CZ silicon.Carbon can enhance t he nucleation of oxy 2

gen precipitates at low temperatures (<850℃)and does not affect t he amount of oxygen precipitates

at higher temperat ures (>950℃

)[2].Carbon con 2centration after annealing was determined by F T 2IR.As shown in Table 1,t he carbon concent ration does not affect t he amount of oxygen precipitate at higher temperat ures in single annealing ,and grain bo undaries in mc 2Si do not affect carbon behavior.

Table 1 Change of substitute carbon concentration of mc 2Si

T /℃

75085095010501150[C s ]/1017cm -3N 2ambient 2.05

1.9

2.15

2.2

1.6

[C s ]/1017cm -3O 2ambient

2.4 2.6 2.5 1.8 2.6

3.3 Change of carrier lifetime

Figures 3and 4show change of carrier lifetime

of silicon wafers during single step annealing in t he temperat ure range of 750~1150℃in N 2and O 2ambient.The lifetime of CZ 2Si wafers after annea 2ling decreases drastically wit h increasing annealing

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半 导 体 学 报第26卷

temperat ure but has a recovery at 950℃,which p robably generates many defect s and new recombi 2nation centers ,and some interstitial Si atoms filling vacancies or recombination centers result in life 2time recovery at 950℃.Also ,t he lifetime of CZ 2Si wafers annealed in O 2ambient is lower t han t hose annealed in N 2.This p henomenon is probably due to t he fact t hat during annealing in O 2ambient ,in 2terstitial Si atoms are supplied from a growing SiO 2/Si interface so t hat excess interstitial Si at 2oms might recreate new recombination centers [3]

.

Fig.3 Ratio of minority carrier lifetime changes with annealing temperature under N 2and O 2surrounding in CZ 2Si

wafers

Fig.4 Ratio of minority carrier lifetime changes with annealing temperature under N 2and O 2surrounding in mc 2Si wafers

As shown in Fig.4,t he lifetime of minority carriers in mc 2Si wafers has great increases at 850,950,and 1150℃,respectively.The changes of life 2time in N 2and O 2ambient are almo st t he same.

The lifetime of mc 2Si wafers annealing at 1150℃increases 120%in O 2ambient and t he lifetime of mc 2Si wafers annealed in O 2ambient is higher t han t hose annealed in N 2.The reason for t he increase is p robably due to t he fact t hat a lot of imp urities in mc 2Si at high temperat ure annealing diff use to grain boundaries ,greatly reducing recombination centers.On t he ot her hand ,interstitial Si atoms filling vacancies or recombination centers result s in a lifetime

increase.

Fig.5 SEM (500×

)(a )and optical micrographs (200×

)(b )of defects in the cleavage plane of mc 2Si after annealing at 1050℃

4 Conclusion

We conclude t hat t he oxygen concentration of mc 2Si and CZ 2Si had a slight decrease (except for a light increase in mc 2Si at 950℃

)in N 2and O 2am 2bient during single 2step annealing ,which means oxygen precipitates were generated.Lower carbon concent ration did not affect t he amount of o xygen p recipitates at

higher temperat ures ,and grain

bo undaries in mc 2Si did not affect carbon behavior.

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第12期Ren Bingyan et

al.: Effect of Thermal Annealing on Characteristics of Polycrystalline Silicon

Bulk lifetime of mc 2Si increased wit h temperat ure in N 2ambient at 850,950,1150℃,and annealing in O 2showed better result s t han in N 2.On t he contra 2ry ,t he lifetime of CZ 2Si annealed in N 2or O 2de 2creased rapidly.The changes of lifetime and oxygen concentration in N 2and O 2annealing were almo st t he same.The reason for t he lifetime increase is p robably due to t he fact t hat a lot of imp urities in mc 2Si at high temperat ure annealing diff use to grain boundaries ,greatly reducing recombination centers.On t he ot her hand ,interstitial Si atoms filling vacancies or recombination centers result s in

a lifetime increase.R eferences

[1] Yang D ,Li D S.Oxygen in Czochralski silicon used for solar

cells.Solar Energy Materials &Solar Cells ,2002,72:133

[2] Yang D ,Moeller H J.Effect of heat treat ment on carbon in

multicrystalline silicon.Solar Energy Materials &Solar Cells ,2002,72:542

[3] Mimura M ,Ishikawa S ,Saitoh T.Relationship between t her 2

mal treat ment conditions and minority carrier lifetimes in p 2type ,FZ Si wafers.Solar Energy Materials &Solar Cells ,2001,65:454

热退火对多晶硅特性的影响

任丙彦1 勾宪芳1,2 马丽芬1,2 励旭东2 许 颖2 王文静2

(1河北工业大学半导体研究所,天津 300130)

(2北京太阳能研究所,北京 100083)

摘要:为研究热退火对太阳电池用多晶硅的影响,在750~1150℃,N 2和O 2环境下分别对硅片进行热处理.用傅里叶红外光谱仪和准稳态光电导衰减法测量退火前后的氧碳含量和少子寿命的变化.为了比较,对有相同氧碳含量的直拉硅片进行同样处理.结果发现:在多晶和单晶片中氧碳含量下降很小,意味着没有氧沉淀产生,晶界对碳行为影响不大.多晶硅片在N 2和O 2环境下,850、950和1150℃下退火,少子寿命都有很大提高,并且在O 2中退火比N 2中退火少子寿命上升得更多,可能由于在高温退火时大量杂质扩散到晶界处,减少了复合中心.另外,间隙硅原子填充了空位或复合中心从而导致寿命提高.关键词:多晶硅;氧;寿命

EEACC :2520C

中图分类号:TN30411+2 文献标识码:A 文章编号:025324177(2005)1222294204

2004206210收到Ζ2005中国电子学会

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InN薄膜的退火特性

第27卷 第2期2006年2月 半 导 体 学 报 C HIN ES E J OU RNAL O F S EM ICON D U C TO RS V ol.27 N o.2 Feb.,2006 3国家重点基础研究发展规划(批准号:G2000068305),国家高技术研究发展规划(批准号:2001AA311110,2003AA311060,2004AA311080), 国家自然科学基金(批准号:6039072,60476030),国家杰出青年基金(批准号:60025411)和江苏省自然科学基金(批准号:B K2005210,B K2003203)资助项目 通信作者.Email :xzl @https://www.360docs.net/doc/1214089963.html, 2005208224收到,2005210212定稿ν2006中国电子学会 In N 薄膜的退火特性 3 谢自力 张 荣 修向前 毕朝霞 刘 斌 濮 林 陈敦军 韩 平 顾书林 江若琏 朱顺明 赵 红 施 毅 郑有  (南京大学物理系江苏省光电功能材料重点实验室,南京 210093) 摘要:对InN 薄膜在氨气氛下的高温退火行为进行了研究.利用XRD ,S EM 和XPS 对样品进行了分析.结果表 明,InN 薄膜的结晶质量和表面形貌并不随退火温度单调变化.由于高温退火时N 原子的挥发,剩下的In 原子在样品表面聚集形成In 颗粒.当退火温度高于425℃时,In 原子的脱吸附作用增加,从而导致样品表面的In 颗粒在退火温度高于425℃时逐渐减少.XRD 和S EM 结果表明In 颗粒密度最高的样品具有最差的结晶质量.这种现象可能是由于In 颗粒隔离了其下面的InN 与退火气氛的接触,同时,金属In 和InN 结构上的差异也可能在InN 中导致了高密度的结构缺陷,从而降低了InN 薄膜的结晶质量. 关键词:InN ;热退火;X 射线衍射;扫描电子显微镜;X 射线光电子谱PACC :7360F ;7155;6820 中图分类号:TN30412+3 文献标识码:A 文章编号:025324177(2006)022******* 1 引言 在Ⅲ族氮化物半导体中,I nN 有其特殊的物理性质.例如,I nN 具有最小的电子有效质量,它决定了I nN 具有最高的峰值和饱和电子漂移速率.这使I nN 在高速、高频电子器件如高电子迁移率晶体管方面有着极为重要的应用价值.I nN 具有最小的禁带宽度(最新报道为017eV ),其和GaN 的合金I n x Ga 1-x N 的带隙宽度覆盖了从红外到紫外的波长范围.因此I n GaN 合金不仅可以用来做紫外和红外光电子器件,而且目前光纤通信中所应用的光学器件也有可能用I n GaN 合金来制备.另外,调节I n x Ga 1-x N 中的I n 组分可以用来制备不同禁带宽度的多结太阳能电池,其理论效率可达到70%以上.因此,I nN 作为Ⅲ族氮化物半导体中的一员,有 着重要的研究价值[1] .但是直到现在,对于I nN 材料的研究还不够充分,一些光电子参数比如光学常数、禁带宽度、载流子的有效质量和声子波数等都有待更精确地确定,这主要是因为高质量的I nN 薄膜很难制备[2]. 由于I nN 具有低的离解温度(≥600℃分解)要求低温生长,而作为氮源的N H 3的分解温度较高,在1000℃左右,这是I nN 生长的一对矛盾.其次,对 于I nN 材料生长缺少与之匹配的衬底材料.这就使 得高质量I nN 材料生长特别困难.因此I nN 材料的研究几乎没有取得什么进展.我们对I nN 材料的性质知之甚少[3,4]. 最近几年,由于科学技术的进步和发展,I nN 材料生长技术也越来越成熟.生长的I nN 材料中杂质也越来越少.特别是2002年,对I nN 材料本征能隙认识的新突破,对于纯度更纯的I nN 材料,其能隙是016~017eV ,而不是人们一直认为的119eV.这使得I nN 材料在微电子和光电子领域中的应用将有更好的表现.在国际上也因此掀起了一股I nN 材料的研究热潮.因而有必要对I nN 材料进行研究[5]. 本文对I nN 薄膜在氨气氛下的高温退火行为进行了研究.利用X RD ,S EM 和XPS 对样品进行了分析.结果表明,I nN 薄膜的结晶质量和表面形貌并不随退火温度单调变化.由于高温退火时N 原子的挥发,剩下的I n 原子在样品表面聚集形成I n 颗粒.当退火温度高于425℃时,I n 原子的脱吸附作用增加,从而导致样品表面的I n 颗粒逐渐减少.X 射线衍射(X RD )和电子显微镜(S EM )结果表明,I n 颗粒密度最高的样品具有最差的结晶质量.这种现象可能是由于I n 颗粒隔离了其下面的I nN 与退火气氛的接触,同时,金属I n 和I nN 结构上的差异也

离子注入和快速退火工艺处理

离子注入和快速退火工艺 离子注入是一种将带电的且具有能量的粒子注入衬底硅的过程。注入能量介于1keV到1MeV之间,注入深度平均可达10nm~10um,离子剂量变动范围从用于阈值电压调整的1012/cm3到形成绝缘层的1018/cm3。相对于扩散工艺,离子注入的主要好处在于能更准确地控制杂质掺杂、可重复性和较低的工艺温度。 高能的离子由于与衬底中电子和原子核的碰撞而失去能量,最后停在晶格内某一深度。平均深度由于调整加速能量来控制。杂质剂量可由注入时监控离子电流来控制。主要副作用是离子碰撞引起的半导体晶格断裂或损伤。因此,后续的退化处理用来去除这些损伤。 1 离子分布 一个离子在停止前所经过的总距离,称为射程R。此距离在入射轴方向上的

投影称为投影射程Rp。投影射程的统计涨落称为投影偏差σp。沿着入射轴的垂直的方向上亦有一统计涨落,称为横向偏差σ┷。 下图显示了离子分布,沿着入射轴所注入的杂质分布可以用一个高斯分布函数来近似: S为单位面积的离子注入剂量,此式等同于恒定掺杂总量扩散关系式。沿x 轴移动了一个Rp。回忆公式: 对于扩散,最大浓度为x=0;对于离子注入,位于Rp处。在(x-Rp)=±σp处,离子浓度比其峰值降低了40%。在±2σp处则将为10%。在±3σp处为1%。在±4σp处将为0.001%。沿着垂直于入射轴的方向上,其分布亦为高斯分布,可用: 表示。因为这种形式的分布也会参数某些横向注入。 2 离子中止 使荷能离子进入半导体衬底后静止有两种机制。 一是离子能量传给衬底原子核,是入射离子偏转,也使原子核从格点移出。设E是离子位于其运动路径上某点x处的能量,定义核原子中止能力:

热退火对多晶硅特性的影响

第26卷 第12期2005年12月 半 导 体 学 报 CHIN ESE J OURNAL OF SEMICONDUCTORS Vol.26 No.12 Dec.,2005 Received 10J une 2005 Ζ2005Chinese Institute of Electronics E ffect of Therm al Annealing on Characteristics of Polycrystalline Silicon Ren Bingyan 1,Gou Xianfang 1,2,Ma Lifen 1,2,Li Xudong 2,Xu Ying 2,and Wang Wenjing 2 (1Semiconductor Research I nstit ute ,Hebei Uni versit y of Technolog y ,Tianj in 300130,China ) (2B ei j ing S olar Energ y Research I nstit ute ,Bei j i ng 100083,China ) Abstract :Oxygen and carbon behaviors and minority 2carrier lifetimes in multi 2crystalline silicon (mc 2Si )used for solar cells are investigated by FTIR and QSSPCD before and after annealing at 750~1150℃in N 2and O 2ambient.For comparison ,the annealing of CZ silicon with nearly the same oxygen and carbon concentrations is also carried out under the same conditions.The results reveal that the oxygen and carbon concentrations of mc 2Si and CZ 2Si have a lesser decrease ,which means oxygen precipitates are not generated ,and grain boundaries in mc 2Si do not affect car 2bon behavior.Bulk lifetime of mc 2Si increases in N 2and O 2ambient at 850,950,and 1150℃,and the lifetime of mc 2Si wafers annealed in O 2are higher than those annealed in N 2,which shows that a lot of impurities in mc 2Si at high temperature annealing diff use to grain boundaries ,greatly reducing recombination centers.Interstitial Si atoms filling vacancies or recombination centers increases lifetime.K ey w ords :polycrystalline silicon ;oxygen ;lifetime EEACC :2520C C LC number :TN30411+2 Document code :A Article I D :025324177(2005)1222294204 1 Introduction Polycrystalline Si wafers have become preva 2lent in t he recent p hotovoltaic market.However ,t hey need f urt her quality imp rovement for highly efficient ,low 2co st solar cells.First we must under 2stand t he behaviors of imp urities and defect s in t he polycrystalline Si wafers in more detail.Because t here are grain boundaries and more imp urities and defect s ,mc 2Si material has more complicated p hysi 2cal behavior in high temperat ure annealing t han mono 2crystalline silicon.Oxygen in mc 2Si is a very important imp urity t hat affect s t he elect rical and mechanical properties of silicon material during heat t reat ment s [1].However ,t he formation of oxy 2gen precipitates ,t he variety of minor carrier life 2times ,and t he influence of t he annealing ambient are less investigated for polycrystalline silico n solar cells.In t his paper ,t he effect s of t hermal annealing on oxygen behavior and carrier lifetimes for poly 2crystalline Si wafers are investigated. 2 Experiment The polycrystalline Si wafers provided by Ba 2yer Solar Corporation in t his experiment were p 2 type ,019Ω?cm ,and 285 μm t hick.The interstitial oxygen and substit ute carbon concent rations of t he samples were 813×1017and 2×1017cm -3,respec 2tively.For comparison ,p 2type CZ 2Si samples wit h 〈100〉orientation ,1~3Ω?cm ,a t hickness of 330 μm ,and almost t he same oxygen concent ration were also st udied.The samples were cleaned wit h chemical solution ,and Si oxide was removed in an HF (10%)solution.Then t hey were subjected to heat t reat ment at 1260℃for 1h in N 2ambient so as to eliminate t he influence of t hermal history before

模拟退火

模拟退火算法 什么是模拟退火算法 模拟退火算法(Simulate Anneal Arithmetic,SAA)是一种通用概率演算法,用来在一个大的搜寻空间内找寻命题的最优解。模拟退火是S.Kirkpatrick, C.D.Gela tt和M.P.Vecchi在1983年所发明。而V.?erny在1985年也独立发明此演算法。模拟退火算法是解决TSP问题的有效方法之一。 模拟退火来自冶金学的专有名词退火。退火是将材料加热后再经特定速率冷却,目的是增大晶粒的体积,并且减少晶格中的缺陷。材料中的原子原来会停留在使内能有局部最小值的位置,加热使能量变大,原子会离开原来位置,而随机在其他位置中移动。退火冷却时速度较慢,使得原子有较多可能可以找到内能比原先更低的位置。 模拟退火的原理也和金属退火的原理近似:将热力学的理论套用到统计学上,将搜寻空间内每一点想像成空气内的分子;分子的能量,就是它本身的动能;而搜寻空间内的每一点,也像空气分子一样带有“能量”,以表示该点对命题的合适程度。演算法先以搜寻空间内一个任意点作起始:每一步先选择一个“邻居”,然后再计算从现有位置到达“邻居”的概率。 模拟退火算法的模型[1] 模拟退火算法可以分解为解空间、目标函数和初始解三部分。 模拟退火的基本思想: o(1) 初始化:初始温度T(充分大),初始解状态S(是算法迭代的起点),每个T值的迭代次数L o(2) 对k=1,……,L做第(3)至第6步: o(3) 产生新解S′ o(4) 计算增量Δt′=C(S′)-C(S),其中C(S)为评价函数 o(5) 若Δt′<0则接受S′作为新的当前解,否则以概率exp(-Δt′/T)接受S′作为新的当前解. o(6) 如果满足终止条件则输出当前解作为最优解,结束程序。终止条件通常取为连续若干个新解都没有被接受时终止算法。 o(7) T逐渐减少,且T->0,然后转第2步。 算法对应动态演示图:

熔融法蓝宝石晶体退火特性研究

收稿日期:2011 04 05 作者简介:王 铎(1978-),男,汉族,吉林长春人,福建江夏学院助教,硕士,主要从事光电晶体方向研究,E mail:qglpw d@163. com. 第32卷第3期 长春工业大学学报(自然科学版) Vo l 32N o.32011年06月 Jour nal of Chang chun U niver sity o f T echnolog y (N atur al Science Edition) Jun 2011 熔融法蓝宝石晶体退火特性研究 王 铎 (福建江夏学院工商管理系,福建福州 350007) 摘 要:研究了蓝宝石( A l 2O 3)晶体热退火前后光学均匀性的变化,发现适当温度下退火可以降低晶体的内应力,提高晶体质量,从而提高晶体的光学均匀性。结果表明,采用自制内绕式钼丝炉在1890 下退火即可有效消除部分内应力,晶体经任意切割均无出现炸裂现象。 关键词:蓝宝石晶体;热处理;钼丝炉;内应力 中图分类号:O782 文献标志码:A 文章编号:1674 1374(2011)03 0296 04 Annealing properties of sapphire crystal with melting method WANG Duo (Department of Busin ess Administration,Fujian In stitute Jiangxia,Fuzh ou 350007,China) Abstract:T he optical ho mog eneity of the sapphir e ( A l 2O 3)crystals is studied before and after the annealing pro cess.It is found that the internal stress of the crystal can be reduced at an appropriate annealing temperature so that bo th the cr ystal quality and the optical homog eneity are improved.The results show that par t of the internal stress can be elim inated at 1890 w ith a self made moly bdenum w ire w o und furnace for annealing ,and no burst pheno menon appear s w hen the crystal is cut. Key words:sapphir e;therm al annealing;mo lybdenum filam ent fur nace;internal stress. 0 引 言 蓝宝石单晶(又称白宝石或刚玉)是一种简单的配位型氧化物晶体[1] ,也是一种优秀的多功能材料,具有一系列独特的物理化学性能[2 3] 。它的 介电常数小、介质损耗低,具有良好的电绝缘性和 耐各种射线能力。 蓝宝石晶体作为一种优良的透波材料,在紫外、可见光、红外波段、微波都具有良好的透过率,可以满足多模式复合制导(电视、红外成像、雷达 等)的要求,因而常被用作红外军事装置和高强度激光器的窗口材料,广泛应用于工业、国防和科研等多个领域;蓝宝石晶体也是目前发蓝、白光二极管(LED)[4 6]和蓝光激光器(LD)的首选基片材料。超高亮度蓝、白光LED 的品质取决于氮化镓(GaN)薄膜与所用基片间的晶格匹配度,c 面蓝宝石单晶与 族和 族沉积薄膜之间的晶格失配率小,同时符合镀膜过程中的高温要求,使得蓝宝石晶片成为制作蓝、白光LED 的关键材料。目前超过80%的主流LED 基板供应商仍是

关于塑料退火

关于退火 为了改善成型品的尺寸稳定性,有时需要进行退火工序。那么,应在何时、何温度、用多长时间进行退火,以及退火有哪些要注意的事项呢?此次,介绍一下正确的退火条件和方法。 ■尺寸稳定性的改善——首先,何谓后收缩? 象本公司“夺钢”(POM树脂)及Duranex(PBT树脂)那样的所谓结晶性塑料,一经冷却固化,其分子就进行规则有序排列,所以体积有很大收缩。这种收缩的程度一般用成型收缩率的值来表示。 但是,成型品中有序排列的分子所占的比例(称之为结晶度)并非100%。在高分子材料中,由于分子过长,运动受限制,所以必然剩有未结晶化的部分,叫做非结晶部分。这种非结晶部分会因使用环境温度的增高等原因而发生结晶,使体积进一步收缩,这种现象叫做“后收缩”。 图1、后收缩情况 (附加说明)即使是非结晶树脂也会发生体积收缩,但它与结晶性树脂相比其数值要小。 这种后收缩的大小受成型条件(模具温度)和树脂的使用环境温度所左右。图2表示了以模具温度40℃和80℃进行成型的成型品,分别在80℃和120℃环境下一定时间静置后的后收缩率。从图中可以看出:模具温度越低、静置温度越高,后收缩率就越大。 图2、夺钢M90-44(50mm正方形平板、点浇口φ1.0、板厚1mm)时

数据库:自M90-44的收缩率中选出(English) 另外,后收缩率的大小因树脂的种类和品级制品而异。下表中列出了各代表品级制品的值,请参照。表1、各代表性品级制品的后收缩率

■尺寸稳定性的改善——最佳退火温度和时间? 改善尺寸稳定性亦即减少后收缩率的方法有两个方面。 (1)充分提高成型时的模具温度 如果提高模具温度,则会促进成型品的结晶化,所以,可相应地减少后收缩。下页汇总了后收缩率数据,请一并参照。成型时的模具温度高于制品的使用环境温度时,几乎所有制品均不需要退火。 (2)进行退火 退火是将成型品在高温环境下放置一定时间,预先促进其结晶化的方法。换言之,就是事前人为地使其进行后收缩,以达到使用环境温度下的稳定状态。 如上所述,使用环境温度越高、模具温度越低,后收缩就越大。所以,退火温度必须根据使用环境温度而改变。一般认为,以使用环境温度+10~20℃的退火温度为宜。譬如:使用环境温度为80℃时,退火温度应为90~100℃。另外,虽然定为+20℃,但是仅就退火而言,可以高于这一温度。然而,温度过高时有可能会产生其它(变色等)问题,所以,还须注意温度不能过高。 退火时间一般建议在3小时左右。但是,厚度薄的成型品有时无须3小时即可。模具温度高时也可使用较少的时间。所以,为避免浪费,最好按照不同的时间,分别测定实际成型品的尺寸,从而确定必要且充分的退火时间。 另外,可在任何时候进行退火。成型后立即退火和放置若干日后退火,效果相同。 ■退火时注意事项 (1)玻璃纤维增强材料应注意异向性 与成型收缩率相同,后收缩率也有异向性。它还因成型品的厚度和浇口的位置、形状而异。 (2)嵌入品不得退火 嵌入品绝对不可进行退火。否则,会大大损坏制品性能和减少制品寿命。对嵌入成型品进行退火使之进行后收缩时,有可能在熔合纹处造成破坏、或在与嵌入物的界面处因应力松弛而产生间隙。

退火温度对

退火温度对Pb(Mg1/3Nb2/3)O3-PbTiO3薄膜结构和性 能的影响 赵媛媛,胡广达 (济南大学材料科学与工程学院,山东济南250022) 摘要:采用溶胶-凝胶法在LaNiO3/Si(100)衬底上制备Pb(Mg1/3Nb2/3)O3-PbTiO3薄膜,退火温度在500℃~650℃之间,主要研究了退火温度对薄膜结构和性能的影响。结果表明:提高退火温度可以有效地抑制焦绿石相,改善薄膜的电学性能。值得注意是我们得到纯钙钛矿相结构薄膜的退火温度降低至600℃,650℃下退火薄膜在10μm×10μm测试区域内的平均压电响应高达~180pm/V。 关键词:溶胶-凝胶法;Pb(Mg1/3Nb2/3)O3-PbTiO3薄膜;退火温度;压电响应 Effect of The Annealing Temperature on The Structure and Properties of Pb(Mg1/3Nb2/3)O3-PbTiO3Thin Film ZHAO Yuanyuan,HU Guangda (School of Materials Science and Engineering,University of Jinan,Jinan250022,China) Abstract:The Pb(Mg1/3Nb2/3)O3-PbTiO3thin films were deposited on LaNiO3/Si(100)substrates annealed at the temperature ranging from500℃to650℃by a sol-gel method.The effect of annealing temperature on the structure and properties of Pb(Mg1/3Nb2/3)O3-PbTiO3thin film was investigated.The experimental results show that the pyrochlore phase can be effectively suppressed by increasing annealing temperature.At the same time,the electric properties of films were improved.The annealing temperature required to obtain the film with a pure perovskite phase can be lowered to600℃.It was noteworthy that the average piezoelectric coefficient of the film annealed at650℃in the10μm×10μm detected areas was as high as180pm/V. Key word:Sol-gel method;Pb(Mg1/3Nb2/3)O3-PbTiO3thin film;annealing temperature;piezoresponse Pb(Mg1/3Nb2/3)O3-PbTiO3(PMN-PT)是一种典型的弛豫铁电体材料,它在准同型相界处具有大的压电响应和大的机电耦合系数,因此使其在微机电系统(MEMS)中有很大的应用前景[1]。相对于沉积在LaAlO3[2]和SrTiO3[3]等单晶衬底上,沉积在Si衬底上最大的难题就是制备纯钙钛矿相结构的PMN-PT薄膜。Kumar 等[4]人研究了沉积在Pt/Si、ITO/glass、不锈钢和Si四种衬底上PMN-PT薄膜的相组成,研究发现在Si衬底上制备的薄膜钙钛矿相含量最低,仅达到49%。 大量研究发现,通过在PMN-PT薄膜与衬底之间加入一层具有钙钛矿结构的缓冲层或氧化物电极便可有效地抑制焦绿石相[5]。但是加入了缓冲层后,其制备温度依然高于650℃,如此高的退火温度使PMN-PT 薄膜与硅半导体工艺很难兼容。 本论文采用溶胶-凝胶法结合层层退火工艺在LaNiO3(LNO)电极上制备了准同型相界处的PMN-PT薄膜,使得到纯钙钛矿相结构薄膜的制备温度得到了降低。通过X射线衍射仪(XRD)、标准铁电测试仪、阻抗分析仪和原子力显微镜(AFM)研究了退火温度对PMN-PT薄膜的结构和性能的影响。 1实验 1.1材料与仪器设备 乙酸铅(Pb(CH3COO)2·3H2O)、乙酸镁(Mg(CH3COO)2·4H2O)、乙醇铌(Nb(OC2H5)5)、异丙醇钛(Ti(OCH(CH3)2)4)、乙二醇甲醚(CH3OCH2CH2OH)、醋酸(CH3COOH)、乙酰丙酮(CH3COCH2COCH3)(分析纯,上海国药集团)。 KW-4A型匀胶机(中国科学院微电子研究所);RTP-600型快速退火炉(北京东方之星应用物理研究所);DX-2500型X射线衍射仪(XRD,丹东方圆公司);P-PM/D型标准铁电测试仪(美国立顿科技公司);TH2828S型阻抗分析仪(常州同惠电子公司);NSIV型原子力显微镜(AFM,美国维易科公司)。1.2实验方法 基金项目:国家自然科学基金(50972049) 作者简介:赵媛媛(1989–),女,陕西西安人,硕士生。 通信作者:胡广达(1970–),男,吉林松原人,教授,博士后,博士生导师。 邮箱:guangdahu@https://www.360docs.net/doc/1214089963.html,

退火种类及正火特点

退火种类及正火特点 1)退火: 退火和正火是生产中应用很广泛的预备热处理工艺,主要用于改善材料的切削加工性能。对于一些受力不大、性能要求不高的机器零件,也可以做为最终热处理。等温退火将奥氏体化后的钢快冷至珠光体形成温度等温保温,使过冷奥氏体转变为珠光体,空冷至室温。 球化退火将过共析碳钢加热到Ac1以上20~30℃,保温2~4h,使片状渗碳体发生不完全溶解断开成细小的链状或点状,弥散分布在奥氏体基体上,在随后的缓冷过程中,或以原有的细小的渗碳体质点为核心,或在奥氏体中富碳区域产生新的核心,形成均匀的颗粒状渗碳体 均匀化退火(扩散退火)将工件加热到1100℃左右,保温10~15h,随炉缓冷到 350℃,再出炉空冷。工件经均匀化退火后,奥氏体晶粒十分粗大,必须进行一次完全退火或正火来细化晶粒,消除过热缺陷. 去应力退火将工件随炉缓慢加热到500~650℃,保温,随炉缓慢冷却至200℃出炉空冷。主要用于消除加工应力。 再结晶退火将材料加热至再结晶温度以上,保温后缓慢冷却的工艺方法。 完全退火用于亚共析碳钢和合金钢的铸、锻件;等温退火用于奥氏体比较稳定的合金钢;球化退火用于共析钢、过共析钢和合金工具钢;均匀化退火用于高质量要求的优质高合金钢的铸锭和成分偏析严重的合金钢铸件;去应力退火用于铸件、锻件、焊接件、冷冲压件及机加工件;再结晶退火主要用于去除加工硬化。 2)正火: 将亚共析碳钢加热到Ac3以上30~50℃,过共析碳钢加热到Accm以上30~50℃,保温,空气中冷却的方法称为正火。适用于碳素钢及中、低合金钢,因为高合金钢的奥氏体非常稳定,即使在空气中冷却也会获得马氏体组织。对于低碳钢、低碳低合金钢,细化晶粒,提高硬度(140~190HBS),改善切削加工性能;对于过共析钢,消除二次网状渗碳体,有利于球化退火的进行。 残留应力退火处理 一般机械製品於加工面总是免不了会有残留应力的存在,若製品未经适当应力退 火处理,在不当的暴露於热源〈例如阳光、热引擎等〉下,会產生变形的现象, 另外由残餘应力经常识高度集中在某一局部区域,例如表面,焊接区等,因此会 局部降低製品的机械强度。為避免这些问题,我们必须採用残餘应力退火处理。

退火工艺

退火定义 将金属缓慢加热到一定温度,保持足够时间,然后以适宜速度冷却(通常是缓慢冷却,有时是控制冷却)的一种金属热处理工艺。 目的 是使经过铸造、锻轧、焊接或切削加工的材料或工件软化,改善塑性和韧性,使化学成分均匀化,去除残余应力,或得到预期的物理性能。退火工艺随目的之不同而有多种,如重结晶退火、等温退火、均匀化退火、球化退火、去除应力退火、再结晶退火,以及稳定化退火、磁场退火等等。 1、金属工具使用时因受热而失去原有的硬度。 2、把金属材料或工件加热到一定温度并持续一定时间后,使缓慢冷却。退火可以减低金属硬度和脆性,增加可塑性。也叫焖火。 编辑本段 退火的目的 (1) 降低硬度,改善切削加工性; (2)消除残余应力,稳定尺寸,减少变形与裂纹倾向; (3)细化晶粒,调整组织,消除组织缺陷。 在生产中,退火工艺应用很广泛。根据工件要求退火的目的不同,退火的工艺规范有多种,常用的有完全退火、球化退火、和去应力退火等。编辑本段 退火方法 退火的一个最主要工艺参数是最高加热温度(退火温度),大多数合金的退火加热温度的选择是以该合金系的相图为基础的,如碳素钢以铁碳 平衡图为基础(图1)。各种钢(包括碳素钢及合金钢)的退火温度,视具体退火目的的不同而在各该钢种的Ac3以上、Ac1以上或以下的某一温度。各种非铁合金的退火温度则在各该合金的固相线温度以下、固溶度线温度以上或以下的某一温度。 重结晶退火

应用于平衡加热和冷却时有固态相变(重结晶)发生的合金。其退火温度为各该合金的相变温度区间以上或 退火 以内的某一温度。加热和冷却都是缓慢的。合金于加热和冷却过程中各发生一次相变重结晶,故称为重结晶退火,常被简称为退火。 这种退火方法,相当普遍地应用于钢。钢的重结晶退火工艺是:缓慢加热到Ac3(亚共析钢)或Ac1(共析钢或过共析钢)以上30~50℃,保持适当时间,然后缓慢冷却下来。通过加热过程中发生的珠光体(或者还有先共析的铁素体或渗碳体)转变为奥氏体(第一回相变重结晶)以及冷却过程中发生的与此相反的第二回相变重结晶,形成晶粒较细、片层较厚、组织均匀的珠光体(或者还有先共析铁素体或渗碳体)。退火温度在Ac3以上(亚共析钢)使钢发生完全的重结晶者,称为完全退火,退火温度在Ac1 与Ac3之间(亚共析钢)或Ac1与Acm之间(过共析钢),使钢发生部分的重结晶者,称为不完全退火。前者主要用于亚共析钢的铸件、锻轧件、焊件,以消除组织缺陷(如魏氏组织、带状组织等),使组织变细和变均匀,以提高钢件的塑性和韧性。后者主要用于中碳和高碳钢及低合金结构钢的锻轧件。此种锻、轧件若锻、轧后的冷却速度较大时,形成的珠光体较细、硬度较高;若停锻、停轧温度过低,钢件中还有大的内应力。此时可用不完全退火代替完全退火,使珠光体发生重结晶,晶粒变细,同时也降低硬度,消除内应力,改善被切削性。此外,退火温度在Ac1与Acm之间的过共析钢球化退火,也是不完全退火。 重结晶退火也用于非铁合金,例如钛合金于加热和冷却时发生同素异构转变,低温为α相(密排六方结构),高温为β相(体心立方结构),其中间是“α+β”两相区,即相变温度区间。为了得到接近平衡的室温稳定组织和细化晶粒,也进行重结晶退火,即缓慢加热到高于相变温度区间不多的温度,保温适当时间,使合金转变为β相的细小晶粒;然后缓慢冷却下来,使β相再转变为α相或α+β两相的细小晶粒。 等温退火

退火的目的

退火的目的:均匀钢的化学成分及组织,细化晶粒,调整硬度,消除内应力和加工硬化,改善钢的成型及切削加工性能,并为淬火做好组织准备。 退火工艺:(1)完全退火:是将钢件或钢材加热至Ac3以上20-30度,保温足够长时间,使组织完全奥氏体化后缓慢冷却,以获得近于平衡组织的热处理工艺.(2)不完全退火:是将钢加热至Ac1-Ac3(亚共析钢)或Ac1-Accm(过共析钢)之间,,经保温后缓慢冷却以获得近于平衡组织的热处理工艺。(3)球化退火:是刚中碳化物球化,获得粒状珠光体的一种热处理工艺。(4)均匀退火:均匀退火又称扩散退火,它是将钢绽,铸铁或锻坯加热至略低于固相线的温度下长时间保温,然后缓慢冷却以消除化学成分不均匀现象的热处理工艺。(5)去应力退火和再结晶退火:为了消除铸件,锻件,焊接件及机械加工工件中的残留内应力,以提高尺寸稳定性,防止工件变形和开裂,在精加工或淬火之前将工件加热到Ac1以下某一温度,保温一定时间,然后缓慢冷却的热处理工艺称为去应力退火。 正火的工艺:正火是将钢加热到Ac3以上适当温度保温以后在空气中冷却得到珠光体类组织的热处理工艺, 正火目的:(1)改善低碳钢的切削加工性能,(2)消除中碳钢的热加工缺陷,(3)消除共析钢的网状碳化物,便于球化退火,(4)提高普通结构件的力学性能。 退货和正火的选用:(1)含碳量Wc《0.25%的低碳钢,通常采用正火代替退火。 (2)Wc=0.25%-0.5%的中碳钢也可用正火代替退火。(3)Wc=0.5%-0.75%的钢,因含碳较高,正火后的硬度显著高于退火的情况,难以进行切削加工,故一般采用完全退火,降低硬度,改善切削加工性。(4)Wc=0.75%以上的高碳钢或工具钢一般均采用球化退火作为预备热处理。 淬火的方法:(1)单液淬火法(2)双液淬火法(3)分级淬火法(4)等温淬火 钢的淬透性和淬硬性如何确定:淬透性表示钢淬火时获得马氏体的能力,它反映钢的过冷奥氏体稳定性,即与钢的的临界冷却速度有关,过冷奥氏体越稳定,临界淬火速度越小,钢在一定条件下淬透程度越深,则钢的淬透性越好

塑料退火

塑料退火 射出模塑料零件总会产生模塑应力。有许多来源可产生这些应力。塑模的差分流动型式、内壁形状的剧烈变化、不同的内壁厚度、以及机械加工等等,都会导致原有应力的分布不平衡。 肋骨架与角板是提高所有结构的刚度和强度的最有效方法,因为强度通常与剖面总高度的平方成正比,刚度则与剖面总高度的立方成正比。由于距离剖面中心轴最远的材料承受最大的负载,因此设计的重点便是将大部份的塑料材料放在外侧的纤维,如同位于"I" 型横梁的盒形体剖面上。EBM 在此区域具有显著的优点,如图19 所示。 退火虽可降低应力,但基于某些理由而不应将其视为「万灵丹」: 说明及原则 填充玻璃纤维的零件是一种复合材料,因此退火可能无法完全解除内应力。 研究显示塑模的后期加热过程可能提高缺口敏感度,并降低与某些物质之间的化学兼容性。因此,必须将保温时间降至为达到零件合格性能时所需的最低值。 由于经济上的考量,退火所需的额外时间可能使其无法用于实际生产。 审核并检查塑模程序及零件设计,以便于选择退火作为解决方案之前找出可能的问题 永远在空气循环炉内为零件退火,并将零件慢慢冷却以防零件的温度变化过大,因为冷却速率可能会在零件中重新导入应力,因而造成弯曲或龟裂现象。若要防止冷却速率过度迅速,请将炉火关闭以进行冷却,直到零件与外界的温度相同为止。 GE Plastics 生产的每一种树脂和树脂等级都具有特定的物理性能与特性。因而每一种树脂系列各有不同的退火程序。以下是各种树脂的退火指南。 CYCOLAC® 树脂为CYCOLAC 材料,在特定树脂等级的热翘曲温度下退火,压力264 psi。退火的零件在此温度下维持一至二小时。 CYCOLOY® 树脂为CYCOLOY 材料退火时,在特定树脂等级的热翘曲温度下,压力264 psi。退火的零件在此温度下维持一至二小时。 LEXAN® 树脂为LEXAN 退火时,温度低于250° F 的时间愈短愈好,以达到零件的合格性能﹝每1/8 英吋厚度在250° F 温度下维持30 分钟﹞。经由实际的使用测试以求得所需时间。 NORYL® 树脂为NORYL 塑模零件退火时,温度比树脂的热翘曲温度低30° F,压力264 psi。每1/8 英吋厚度的退火时间为一小时。 ULTEM® 树脂为ULTEM 树脂零件退火时,在400° F 的温度下维持二小时以上。在400° F 的温度下多加二小时。零件厚度愈大则所需时间愈久。 VALOX® 树脂为VALOX 树脂零件退火时,这种特殊材料所需的温度比热翘曲的温度低30° F,压力254 psi。建议每0.125 英吋厚度的退火时间为30 分钟。不加纤维的树脂在264 psi 热翘曲温度的条件下退火。 SUPEC® 树脂为SUPEC 树脂退火时,在400° F 下持续四小时。 XENOY® 树脂为XENOY 树脂退火时,温度比热翘曲温度低30° F。 Table Note: 这些指南仅提供建议。每一种应用的退火条件各有不同。各种状况下各种限制需由特定的最终用户的性能测试来决定。这些指南对于大块形状而言可能并不适用。

模拟退火算法基本原理介绍

模拟退火算法 一、模拟退火算法概念 模拟退火算法来源于固体退火原理,将固体加温至充分高,再让其徐徐冷却,加温时,固体内部粒子随温升变为无序状,内能增大,而徐徐冷却时粒子渐趋有序,在每个温度都达到平衡态,最后在常温时达到基态,内能减为最小。根据Metropolis准则,粒子在温度T 时趋于平衡的概率为e-ΔE/(kT),其中E为温度T时的内能,ΔE为其改变量,k为Boltzmann 常数。用固体退火模拟组合优化问题,将内能E模拟为目标函数值f,温度T演化成控制参数t,即得到解组合优化问题的模拟退火算法:由初始解i和控制参数初值t开始,对当前解重复“产生新解→计算目标函数差→接受或舍弃”的迭代,并逐步衰减t值,算法终止时的当前解即为所得近似最优解,这是基于蒙特卡罗迭代求解法的一种启发式随机搜索过程。退火过程由冷却进度表(Cooling Schedule)控制,包括控制参数的初值t及其衰减因子Δt、每个t值时的迭代次数L和停止条件S。 二、模拟退火算法的模型 模拟退火算法可以分解为解空间、目标函数和初始解三部分。 模拟退火的基本思想: (1) 初始化:初始温度T(充分大),初始解状态S(是算法迭代的起点),每个T值的迭代次数L (2) 对k=1,……,L做第(3)至第6步: (3) 产生新解S′ (4) 计算增量Δt′=C(S′)-C(S),其中C(S)为评价函数 (5) 若Δt′<0则接受S′作为新的当前解,否则以概率exp(-Δt′/T)接受S′作为新的当前解. (6) 如果满足终止条件则输出当前解作为最优解,结束程序。 终止条件通常取为连续若干个新解都没有被接受时终止算法。 (7) T逐渐减少,且T->0,然后转第2步。 算法对应动态演示图: 模拟退火算法新解的产生和接受可分为如下四个步骤: 第一步是由一个产生函数从当前解产生一个位于解空间的新解;为便于后续的计算和接受,减少算法耗时,通常选择由当前新解经过简单地变换即可产生新解的方法,如对构成新解的全部或部分元素进行置换、互换等,注意到产生新解的变换方法决定了当前新解的邻域结构,因而对冷却进度表的选取有一定的影响。 第二步是计算与新解所对应的目标函数差。因为目标函数差仅由变换部分产生,所以目标函数差的计算最好按增量计算。事实表明,对大多数应用而言,这是计算目标函数差的最快方法。 第三步是判断新解是否被接受,判断的依据是一个接受准则,最常用的接受准则是Metropo1is准则: 若Δt′<0则接受S′作为新的当前解S,否则以概率exp(-Δt′/T)接受S′作为新的当前解S。 第四步是当新解被确定接受时,用新解代替当前解,这只需将当前解中对应于产生新解时的变换部分予以实现,同时修正目标函数值即可。此时,当前解实现了一次迭代。可在此基础上开始下一轮试验。而当新解被判定为舍弃时,则在原当前解的基础上继续下一轮试验。 模拟退火算法与初始值无关,算法求得的解与初始解状态S(是算法迭代的起点)无关;模拟退火算法具有渐近收敛性,已在理论上被证明是一种以概率l 收敛于全局最优解的全局优化算法;模拟退火算法具有并行性。

正火退火与回火的特点、区别

退火与回火的区别在于:(简单地说,退火就是不要硬度,回火还保留一定硬度。) 回火:高温回火所得组织为回火索氏体。回火一般不单独使用,在零件淬火处理后进行回火,主要目的是消除淬火应力,得到要求的组织,回火根据回火温度的不同分为低温、中温和高温回火。分别得到回火马氏体、屈氏体和索氏体。其中淬火后进行高温回火相结合的热处理称为调质处理,其目的是获得强度,硬度和塑性,韧性都较好的综合机械性能。因此,广泛用于汽车,拖拉机,机床等的重要结构零件,如连杆,螺栓,齿轮及轴类。回火后硬度一般为HB200-330。 退火:退火过程中发生得是珠光体转变,退火的主要目的是使金属内部组织达到或接近平衡状态,为后续加工和最终热处理做准备。去应力退火是为了消除由于塑性形变加工、焊接等而造成的以及铸件内存在的残余应力而进行的退火工艺。锻造、铸造、焊接以及切削加工后的工件内部存在内应力,如不及时消除,将使工件在加工和使用过程中发生变形,影响工件精度。采用去应力退火消除加工过程中产生的内应力十分重要。去应力退火的加热温度低于相变温度A1,因此,在整个热处理过程中不发生组织转变。内应力主要是通过工件在保温和缓冷过程中自然消除的。为了使工件内应力消除得更彻底,在加热时应控制加热温度。一般是低温进炉,然后以100℃/h左右得加热速度加热到规定温度。焊接件得加热温度应略高于600℃。保温时间视情况而定,通常为2~4h。铸件去应力退火的保温时间取上限,冷却速度控制在(20~50)℃/h,冷至300℃以下才能出炉空冷。时效处理可分为自然时效和人工时效两种自然时效是将铸件置于露天场地半年以上,便其缓缓地发生形,从而使残余应力消除或减少,人工时效是将铸件加热到550~650℃进行去应力退火,它比自然时效节省时间,残余应力去除较为彻底. 什么叫回火? -------------------------------------------------------------------------------- 回火是将淬火后的金属成材或零件加热到某一温度,保温一定时间后,以一定方式冷却的热处理工艺,回火是淬火后紧接着进行的一种操作,通常也是工件进行热处理的最后一道工序,因而把淬火和回火的联合工艺称为最终热处理。淬火与回火的主要目的是: 1)减少内应力和降低脆性,淬火件存在着很大的应力和脆性,如没有及时回火往往会产生变形甚至开裂。 2)调整工件的机械性能,工件淬火后,硬度高,脆性大,为了满足各种工件不 同的性能要求,可以通过回火来调整,硬度,强度,塑性和韧性。 3)稳定工件尺寸。通过回火可使金相组织趋于稳定,以保证在以后的使用过程中不再发生变形。 4)改善某些合金钢的切削性能。 在生产中,常根据对工件性能的要求。按加热温度的不同,把回火分为低温回火,中温回火,和高温回火。 淬火和随后的高温回火相结合的热处理工艺称为调质,即在具有高度强度的同时,又有好的塑性韧性。主要用于处理随较大载荷的机器结构零件,如机床主轴,汽车后桥半轴,强力齿轮等。 什么叫淬火? -------------------------------------------------------------------------------- 淬火是把金属成材或零件加热到相变温度以上,保温后,以大于临界冷却速度的急剧冷却,以获得马氏体组织的热处理工艺。淬火是为了得到马氏体组织,再经回火后,使工件获得良好的使用性能,以充分发挥材料的潜力。其主要目的是: 1)提高金属成材或零件的机械性能。例如:提高工具、轴承等的硬度和耐磨性,提高弹簧的弹性极限,提高轴类零件的综合机械性能等。 2)改善某些特殊钢的材料性能或化学性能。如提高不锈钢的耐蚀性,增加磁钢的永磁性等。

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