第七章——熔体导模
晶体材料基础---第九讲 晶体生长方法(1)
G = -RTln(+1) 溶液生长的关键：控制溶液的过饱和度，使溶液达到过饱和 状态。 使溶液达到过饱和的途径有：
籽晶的培养：配置过饱和溶液，放置在烘箱中，过几天就可 以得到自发成核的小晶粒。
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1、降温法
基本原理：利用物质较大的正溶解度温度系数，在晶体生长
过程中逐渐降低温度，使析出的溶质不断在籽晶上生长。 适合于溶解度与其温度系数都较大的物质 ( 物质的溶解度温 度系数最好不低于1.5g/1000g 溶液.oC)。 合适的起始温度为60度左右。降温区间以15-20oC为宜。 40℃时，一些物质的溶解度及其温度系数
亚稳区大小可用过饱和度（或过冷度）来估计。 亚稳区的大小既与结晶物质的本性有关，也容易受外界条 件的影响，如搅拌、振动、温度、杂质等。 不同物质溶液的亚稳区差别相当大。 过饱和度的表示方式： 浓度驱动力: c = c-c* 过饱和比: s = c/c* 过饱和度 或相对过饱和度 = c /c* = s -1 ——结晶过程的驱动力
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一、溶液和溶解度 1、溶液和溶液浓度
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
溶液：
由两种或两种以上物质所组成的均匀混合体系称为溶液。
由溶质和溶剂组成。
【宝石学】宝石的合成方法
经过几十年的努力，目前已能获得十几克拉大的晶体，但宝石级钻石合 成的成本仍很高，不能进行大批量的生产。2000年可切磨的合成钻石只有 3500ct，仅占当年天然宝石级钻石产量的0.01%。
占总重量百分比 0.15 0.1 2.0 0.13 0.1 0.1 0.3 0.3 0.15
0.09+0.15 1.1+1.1 0.15+1.0
0.08+0.08
晶体颜色 红色 黄色 紫色 淡黄色 粉红色 黄绿色
橄榄绿色 深紫色 淡绿色 攻瑰红色 淡蓝色 紫蓝色 棕色
四、助熔剂法
原理和方法
助熔剂法又称高温熔体溶液法，它是将晶体的 原成分在高温下溶解于低熔点助熔剂熔体中，形成 饱和的溶液（熔融液），然后缓慢冷却或恒温下蒸 发熔剂等方式，使晶体从过饱和熔融液中不断结晶 出来。与矿物晶体从岩浆中结晶的过程相似。
氧化锆粉末和稳定剂装在由冷却铜管组成的金 属杯内，在粉末中心放入引燃用的锆金属粉末 或锆金属棒。然后由高频线圈加热。
高频使锆金属熔化，熔化部分向外蔓延，引燃 周围的粉末。紧靠着杯壁的粉末在循环冷剂的 作用下保持固态，构成一层薄薄的外壳。
待坩埚内的物质达到完全熔融后，将坩埚从加 热区缓缓移开，坩埚内的物质开始冷却，结晶 从壳底开始，向上长出圆柱状的晶体，直到全 部结晶固化。
合成水晶的掺杂与颜色对照表
掺杂种类 Fe3＋ Fe2＋ Co2＋ Mn4＋ Al3＋
质量分数％ 0.1～0.7 0.1～0.6 0.1～0.4 0.2～0.5 0.1～0.2
《熔体的结构》PPT课件_OK
组成 温度
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第四章 非晶态结构与性质——4.1 熔体的结构
硅酸盐聚合结构
资源加工与生物工程学院
O:Si
名称
负离子团类型
共氧 离子数
每个硅
负电荷 数
负离子团结构
4:1 岛状硅酸盐
[SiO4]4-
0
4
3.5:1 组群状硅酸盐
[Si2O7]6-
1
3
3:1
3:1 2.75:1 2.5:1
2:1
环状硅酸盐 三节环 六节环 四节环
中的相似； ➢ 液体衍射峰很宽阔，缘于：
液体质点有规则排列区域的高度分散； ➢ 液体结构特征：近程有序，远程无序。
在高于熔点不太多的温度下，液体内部质点排列 具有某种程度规律性，而非象气体一样杂乱无章。
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第四章 非晶态结构与性质——4.1 熔体的结构
资源加工与生物工程学院
强度 I
气体 熔体
玻璃
晶体
几种金属固、液态时的热容值
物质名称 液体热容（J/mol） 固体热容（J/mol）
Pb 28.47 27.30
Cu 31.40 31.11
Sb 29.94 29.81
Mn 46.06 46.47
4
第四章 非晶态结构与性质——4.1 熔体的结构
资源加工与生物工程学院
4. X射线衍射图相似
➢ 液体衍射峰最高点位置与晶体相近，表明： 液体中某一质点最邻近几个质点的排列形式与间距和晶体
sinθ λ
不同聚集状态物质的X射线衍射强度
随入射角度变化的分布曲线
6
第四章 非晶态结构与性质——4.1 熔体的结构
资源加工与生物工程学院 综上所述:
液体是固体和气体的中间相，液体结构在气化点和凝固点之间变化很大，在高温（接近 气化点）时与气体接近，在稍高于熔点时与晶体接近。
07-08 熔体法
晶体提拉法生长工艺 晶体提拉法生长工艺
首先将待生长的晶体的原料放在耐高温的坩埚 中加热熔化，调整炉内温度场，使熔体上部处 于过冷状态； 然后在籽晶杆上安放一粒籽晶，让籽晶接触熔 体表面，待籽晶表面稍熔后，提拉并转动籽晶 杆，使熔体处于过冷状态而结晶于籽晶上，在 不断提拉和旋转过程中，生长出圆柱状晶体。
晶体提拉法生长装置 晶体提拉法生长装置
1、加热系统： 、加热系统： 加热—常用有电阻（方法简单）和高频线圈加热两类。 保温—采用金属、耐高温材料等做成热屏蔽罩和隔热层。 控温—由传感器、控制器等精密仪器进行操作和控制。 2、坩埚及其附件：性质稳定、纯度高，熔点高，机械 、坩埚及其附件：性质稳定、纯度高，熔点高， 强度高。常用铂、铱、钼、石墨、SiO2或其它高熔点 强度高 氧化物。 3、传动系统：旋转和升降稳定 、传动系统：旋转和升降稳定，由籽晶杆、坩埚轴和 升降系统组成。 4、气氛控制系统：由真空装置和充气装置组成。生长 、气氛控制系统： 生长 气氛不同，如钇铝榴石等要在氩气气氛中生长。 气氛 5、后加热器：由高熔点氧化物、陶瓷或多层金属反射器 、后加热器： 制成。通常放在坩埚的上部，主要调节晶体和熔体之 调节晶体和熔体之 间的温度梯度，避免组分过冷现象引起晶体破裂。 间的温度梯度，避免组分过冷现象引起晶体破裂
第八章 区域熔炼法 生长宝石晶体与鉴别
区域熔炼法是上世纪50年代初期发展起来 区域熔炼法是上世纪50年代初期发展起来 50 的一项合成技术， 的一项合成技术，此技术主要为半导体工业 提供高纯度的晶体。 提供高纯度的晶体。目前该技术主要用于工 业用人工结晶材料的提纯和转化， 业用人工结晶材料的提纯和转化，较少用于 合成宝石。 合成宝石。
合成变石猫眼生长工艺
原料：按化学配比称取高纯度的Al2O3、BeO原料和致色元 原料 素Cr2O3 、V2O5，将粉料压成块状； 在1300℃下灼烧10小时，得到多晶质金绿宝石块料。 加热：将制成的原料装入钼坩埚，用射频加热到1900℃以 加热 上至熔化。 提拉速度：每小时为15-20mm。 提拉速度 在坩埚内垂直地安放钼制的毛细管模具。熔体在毛细管作 用下涌升到模具顶端，并扩展布满端面形成熔体薄层。将坩 埚上方的变石籽晶接触模具顶端熔体膜，待籽晶浸渍表面回 熔后，逐渐提拉上引。晶体生长是在氩气体中进行的，保持 生长所需要的惰性气体和压强环境。 晶体生长停止后，4小时内将炉温降至500℃，然后缓慢冷 却至室温。即得到模具顶部截面形状的变石猫眼宝石晶体。
导模法生长无机闪烁晶体
闪烁晶体的发光原理：
激活剂的基态和激发态分别位于禁带的上下两部分。当价态中的激 活剂吸收入射高能粒子或射线的能量后,能量升高,再捕获导带中的 一个电子后跃迁到激发态,由激发态返回到基态时释放能量并发出 具有特定波长的闪烁脉冲光。
无机闪烁晶体的分类: 常用的无机闪烁晶体材料通常可以分为氧化物型和卤化物型两大类。 主要的氧化物型闪烁晶有BGO、PWO、YAG等，它们大多具有密度高、 衰减快和物化性能稳定等优点。传统的卤化物型闪烁晶体主要以碱 金属碘化物为代表，如 NaI、CsI等，它们具有很高的光产额，同 时也具有较好的能量分辨率和时间分辨率。
2.闪烁晶体
闪烁晶体的定义： 当高能射线（如X射线，γ 射线)或其它放射性粒子,通过某些晶体 时，因射线或粒子的激发, 该类晶体会发出荧光脉冲(闪烁光)，具 有这种性质的晶体称为闪烁晶体。 闪烁晶体的应用: 闪烁晶体可用于X射线、γ 射线、中子及其他高能粒子的探测，经 过100多年的发展，以闪烁晶体为核心的探测和成像技术已经在核 医学、高能物理、安全检查、工业无损探伤、空间物理及核探矿等 方面得到了广泛的应用。
导模法生长无机闪烁晶体
主要内容 1.导模法
2.无机闪烁晶体
1.导模法(EFG)
导模法的定义及原理： 从熔体中制取单晶材料的方法之一，类似于提拉法，又叫边缘限定 薄膜供料法（Edge-defined Film-fed Growth technique）。它是将留 有毛细管狭缝的模具放在熔体中，熔液借毛细作用上升到模具顶部， 形成一层薄膜并向四周扩散，同时受子晶诱导结晶，模具顶部的边 缘可控制晶体呈片状、管状或所需的某种几何形状产出。
晶体生长过程中（国外文献截图）
导模法生长晶体的优点： 1.纵向温度梯度大，生长速度快，效率高。 2.可直接生长一定形状的晶体，如：片状，条状，柱状，桶状等各 种形状，不用切割只需简单加工就可直接使用，节约成本。 3. 熔体在毛细管中的对流作用非常弱 , 晶体在生长过程中由分凝现 象排出的过剩溶质 , 只有靠扩散向熔体主体中运动 , 因此 , 该方法 容易得到成分均匀的掺杂晶体。 4.光学均匀性较好
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正⽂塑料盖板注塑模具设计【摘要】论⽂详细介绍了注塑模具的设计过程，其中包括了材料性能、型腔数⽬的选择及布置、成型特性和条件、结构⼯艺性等，并选择了成型设备。
接下来介绍了模具分型⾯的选择，重点介绍了模具浇注系统的设计、模具成型零件的设计和脱模机构的设计。
最后简略的介绍了排溢及冷却系统。
本⽂论述的是产品的⼆板式模具，并且采⽤的是⼀模⼆腔的布置形式，最后利⽤推杆推板将塑件推出。
【关键词】注塑模具，浇注系统，⼆板模，成型零件前⾔课题来源由于塑料具有很多优良的性能和特点，近年来它在个领域得到越来越⼴泛的应⽤。
作为塑料制造业的⽀柱产业—塑料模具的设计与制造也得到了空前的发展，特别是作为塑料必备成型⼯具的塑料注射模具，由于它的成型效率⾼，易成型形状复杂的制品，并可实形⾃动化⽣产，得到迅速的发展。
第1章模具结构形式的拟定第1.1节确定型腔的数量注塑模具的型腔数⽬，可以使⼀模⼀腔，也可以是⼀模多腔，在型腔数⽬的确定上主要考虑⼀下⼏个要素：1. 塑件的尺⼨精度2. 模具的制造成本3. 注塑成型的⽣产效益4. 模具的制造难度⼀般情况下，精度要求⾼的⼩型塑件和中⼤型塑件优先采⽤⼀模⼀腔结构：对于精度要求不⾼的⼩型塑件（配合精度要求不⾼），形状简单，若采⽤多型腔模具可提供独特的优越条件，使⽣产效率⼤为提⾼。
型腔的数⽬可根据模型的⼤⼩情况定。
该塑件结构简单，精度要求也不⾼，适⽤于⼩批量⽣产，故采⽤⼀模两腔的模具结构。
第1.2节模具结构形式的确定模腔数的确定，由于该塑件质量要求不⾼，尺⼨精度要求⼀般，因此可以采⽤双型腔的设计，适⽤于批量⽣产。
多腔模具有以下优点：1.配合的塑件可以减少配套的损失，例如⼀出⼆的肥皂盒，将上下盖做成⼀副模具可以减少某个塑件的积压损失。
2.有利于组织⽣产以及满⾜模具寿命的需要，如电话机中的⼀个主体需要有12个按键，讲电话主体设计成⼀模⼀出，⽽按键设计成⼀出⼗⼆可满⾜⽣产线需要，同时也可以使两副模具的寿命⼀致。
聚合物熔体流动详解演示文稿
1.拉伸粘性率
在截面积S，长L的试件上加外力P。
若试件上聚合物制件，承受载荷后会产生弹性形变，还会不断伸长，既发 生流动。
设试件的拉伸速度为u，拉伸应力σn和拉伸应变速率 可表示e为n
n P/S
en u L
n nen
(4.1-7-a)
(4.1-7-b)
(4.1-7-c)
式中,比例常数 ηn称为拉伸粘性率或纵粘性率,
dV dt V
(4.1-9)
压力增加量dP和体积应变速率ev’之间存在着相当于牛顿粘性
定律的关系，即
dP v ev
(4.1-10)
式(4.1-10)中的比例常数ηv 称为 体积粘性率或体积粘度。
12 第12页，共20页。
4.2 影响聚合物流变行为的主要因素
∵给定剪切速率下的η主要由两方面因素决定：
压力达100个大气压体积 压力达700个大气压体积
1%
3.5%
聚苯乙烯(PS)和低密度聚乙烯(LDPE)
压力达100个大气压体积
5.1%
压力达700个大气压体积
5.5%
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第17页，共20页。
图4-6 压力对粘度的影响
1-PMMA, 2-PS,3-HDPE,4-CA
T=177℃ 压缩率-压力的关系
应变特征
不可逆形变 (粘性流动)
不可逆形变(粘 性流动)与可逆 形变的迭加
与粘弹性液体相同,还与 应力作用时间有关
非牛顿流体的特征
(1)剪应力与剪切速率不成正比, 粘度取决于剪切作用
(2) 非牛顿性是粘性和弹性行为的综合，流动过程中包含 着不可逆形变和可逆形变两种成分。
8 第8页，共20页。
粘性液体与指数定律
合成宝石学总结
合成宝石学复习提纲一、填空第二章熔体法—焰熔法（维尔纳叶法）1. 焰熔法基本原理：利用氢氧的高温，使疏松的粉料通过氢氧焰撒下、熔融，落在冷却的结晶杆上，结晶成单晶。
最早是1885年由弗雷米（E. Fremy）、弗尔（E. Feil）和乌泽（Wyse）一起，利用氢氧火焰熔化天然的红宝石粉末与重铬酸钾而制成了当时轰动一时的“日内瓦红宝石”。
后来于1902年弗雷米的助手法国的化学家维尔纳叶（Verneuil）改进并发展这一技术使之能进行商业化生产。
2. 焰熔法生长宝石工艺：1)原料的制备与提纯2)粉料制备：高纯度，高分散性，均一性3)晶体生长：引晶，放肩，等径生长4)退火处理3. 维尔纳叶法生长刚玉晶体（1）原料的制备与提纯：●AI2(SO4)3 :(NH4)2SO4 = 2.5 : 1；●加1.5倍水，加热溶解，缓慢冷却结晶，得到铝铵矾晶体。
AI2(SO4)3 + (NH4)2SO4 + H2O —— (NH4)2AI2(SO4)4-24 H2O●PH>3.5，重结晶，可去除钾离子； PH<3.5，重结晶，可去除铁、钛、铜、锰、镁等离子。
●去离子水重结晶3~5次，铝铵矾纯度达99.9%以上。
（2）粉料制备：●铝铵矾脱水：(NH4)2AI2(SO4)4-24 H2O——— (NH4)2AI2(SO4)4 - H2O + 23 H2O ↑ (200 ℃) (NH4)2AI2(SO4)4 - H2O——— (NH4)2AI2(SO4)4 +H2O ↑(250~350 ℃) 脱水炉温 < 300℃，脱水率 < 60%，可以保证粉料较好的分散性和流动性。
●无水硫酸铝铵分解：(NH4)2AI2(SO4)4 ——AI2(SO4)3 + NH3 ↑ + SO3 ↑ + H2O ↑ (450~550℃)●硫酸铝分解：AI2(SO4)3 ——γ-Al2O3 + SO3 ↑ (650~850℃)（3）晶体生长：包括引晶、放肩、等径生长三个步骤。
【宝石学】宝石的合成方法
提拉、转动机：一组精密机械装置。
提拉法生产晶体设备
钇铝榴石YAG
3、优缺点
优点： ⑴在生长过程中可以方便地观察晶体的生长状况； (2)晶体生长的完整性好，生长时间短，尺寸大，
应力小； (3)定向杆晶和“缩颈”工艺，保证了晶体位错密
度明显降低，提高了晶体的光学均匀性。
缺点：对于那些化学活性较强或熔点极高的材料， 很难找到不污染熔体的坩埚，这就限制了提拉法使 用的范围。
三、冷坩埚法生长CZ
CZ以其高硬度、高折射率、高色散、“火彩”好、耐酸碱的 特点，备受人们喜爱，畅销世界，成为目前产量最大的人工宝 石。冷坩埚法也因此而名声大噪。
冷坩埚法的晶体生长装置采用“引燃”技 术，将金属的锆片放在“坩埚”内的氧化锆材 料中，高频电磁场加热时，金属锆片升温熔融 为一个高温小熔池，形成大于1200℃的高温区， 氧化锆在1200℃以上时便有良好的导电性能， 在高频电磁场下导电和熔融，并不断扩大熔融 区，直至氧化锆粉料除熔壳外全部熔融。
3.生产过程
焰熔法合成晶体生产过程中
燃烧温度 2050-2150℃
生产过程结束
3、焰熔法生长晶体的优缺点 优点：
(1)采用无坩埚生长晶体，既节省坩埚材料又避免 了坩埚对晶体的污染。
(2)燃烧温度可达2500℃以上，对难熔氧化物晶体 生长十分有利。
(3)成本低、生长速度快，利于大规模生产。 (4)生产设备装置较简单，可生长出大尺寸的晶体。 例如，刚玉梨晶可达直径10～30mm，长500～1000mm 。 缺点：
二、晶体提拉法
提拉法又称丘克拉斯基法，是J.Czochralski在 1917年发明的。
大多数氧化物类晶体如蓝宝石、红宝石、钇铝榴 石（YAG，Y3Al5O12）、钆镓榴石（GGG， Gd3Ga5O12）、变石、尖晶石等都能用提拉法生长晶 体。
各种合成方法对比
（3）传动系统：为了获得稳定的旋转和升降，传动系统由籽晶杆、坩埚轴和升降系统组成。
C.工艺条件
原料：合成祖母绿所使用的原料是纯净的绿柱石粉或形成祖母绿单晶所需的纯氧化物，成份为BeO、SiO2、AL2O3及微量的Cr2O3。
助熔剂：常用的有氧化钒、硼砂、钼酸盐、锂钼酸盐和钨酸盐及碳酸盐等。目前多采用锂钼酸盐和五氧化二钒混合助熔剂。
2、合成装置
水热法合成宝石采用的主要装置为高压釜，在高压釜内悬挂种晶，并充填矿化剂。
把原料先烧结或压制成棒状，然后用两个卡盘将两端固定好。将烧结棒垂直地置入保温管内，旋转并下降烧结棒(或移动加热器)。烧结棒经过加热区，使材料局部熔化。熔融区仅靠熔体表面张力支撑。当烧结棒缓慢离开加热区时，熔体逐渐缓慢冷却并发生重结晶，形成单晶体。
在浮区熔炼法装置中，将高频线圈绕在垂直安装的材料棒上。感应加热在熔区中可提供自动的电磁搅拌，揽拌的程度取决于所用的频率、线圈的实际配置和熔区的长度，还可通过检测热损耗值或材料导电率的变化来实现熔区直径的自动控制。移动原料烧结棒（或移动加热器），使烧结棒自上而下逐步被加热熔化。熔区内的温度大于原料熔化温度，熔区以外温度则小于原料熔化温度。旋转烧结棒，热源逐渐从烧结棒一端移至一端，直至整个烧结棒变成宝石单晶。重复该过程，可使晶体进一步得到精炼和提纯。
自然界热液成矿就是在一定的温度和压力下，成矿热液中成矿物质从溶液中析出的过程。水热法合成宝石就是模拟自然界热液成矿过程中晶体的生长。
主要设备
熔体的表面张力课堂PPT
细管端面形成一个气泡。当气泡是半球状时，气泡内的压力达到最大 值。通过测量气泡形成过程中的最大压力，就可以计算液体的表面张 力。
原理：将毛细管插入液体，液体表面张力对毛细管有附加力，可用拉 普拉斯方程计算
p=(1/R1+1/R2)
R1 、R2分别为毛细管内弯曲液面的两个主曲率半径。如果弯曲面为球
形时R1 =R2=R，所以
2x′ o′
16
测量法
当液滴稳定时两力处于平衡
P0+(ρA-ρB) gz=γ(1/R1+1/R2)
在顶点处，z=0,R1=R2=b,则p0=2γ/b 可得
γ(1/R1+sinψ/x)=2b/γ+(ρA-ρB) gz 定义形状因子β= (ρA-ρB) gz/ γ 得 (1/(R1/b)+sin ψ/(x/b))=2+ βz/b 若能测出R1、b、x、z、 ψ可以计算出β；若已知ρ A ρ B就可以
1
表面张力的概念及定义
② 在液体表面的切平面方向、作用于单位 长度l 液体表面上的力F ：
σ—表面张力 单位:N∕m
2
表面张力的影响因素
• 影响熔体表面张力的主要因素是温度和组份。 一 温度的影响 • 在一定温度下，纯液体的表面张力是一定的。 • 随着温度升高，表面张力减小。这是由于原子的热运动加
测量法
实验原理及装置图
15
测量法
二、静滴法
原理：液滴在不湿润的水平垫片上的形状如图所示
它受到静压力和毛细附加力的作
理论上根据液滴的质量和几何形
ρB
状可计算出表面张力。
z
对于任意一点p(x,y) 该点的静压力为 z′
ρA
p x
第四章-熔体中的晶体生长技术熔体导模法ppt课件
篮球比赛是根据运动队在规定的比赛 时间里 得分多 少来决 定胜负 的，因 此，篮 球比赛 的计时 计分系 统是一 种得分 类型的 系统
2晶体生长工艺条件 （1）籽晶切向为//[001] (2) 模具顶端以上轴向温度梯度为：
5~10℃/mm (3)提拉速度为15~20mm/h (4)生长气氛为高纯氬气
一、“边缘限定薄膜供料生长”技 篮球比赛是根据运动队在规定的比赛时间里得分多少来决定胜负的，因此，篮球比赛的计时计分系统是一种得分类型的系统
术，简称EFG法
EFG法首要的条件是要求模 具材料必须能为熔体所润 湿，并且彼此间又不发生 化学作用。在润湿角θ满足 0<θ<90°的条件下，使得 熔体在毛细管作用下能上 升到模具的顶部，并能在 顶部的模具截面上扩展到 模具的边缘而形成一个薄 膜熔体层，晶体的截面形 状和尺寸则为模具顶部边 缘的形状和尺寸所决定。 因此，EFG法能生长出各 种片、棒、管、丝及其它 特殊形状的晶体，具有直 接从熔体中控制生长定型 晶体的能力。
（3）易于生长出无生长纹的、光学均匀性好 的晶体。 因为晶体的生长发生在模具顶端 的熔体薄膜上，处于恒定的温度状态，不 受坩埚液面变化的影响，因此固液界面温 度保持恒定，保证了晶体生长在稳定状态 下进行。
篮球比赛是根据运动队在规定的比赛 时间里 得分多 少来决 定胜负 的，因 此，篮 球比赛 的计时 计分系 统是一 种得分 类型的 系统
篮球比赛是根据运动队在规定的比赛 时间里 得分多 少来决 定胜负 的，因 此，篮 球比赛 的计时 计分系 统是一 种得分 类型的 系统
模具的选择原则：
1 熔点高于晶体的熔点； 能被熔体润湿；与熔体相 互之间不发生化学反应。
2 模具的形状、尺寸精确， 边缘平滑、顶部表面的光 洁度好（达到镜面的水 平）。
聚合物熔体课件
解：①求出描述 235℃聚乙烯熔体的 指数函数中的m与k 的值． 由于挤压时塑料形 体所受剪切速率约 为102－103秒－1，故 在图2—12的这一区 域内引出直线(即图 中的虚线)． 在直线上取两点的 坐标如下：
算得:m＝2.76
如果大气压力为l公斤/厘米2，则聚乙 烯熔体进入口模时的压力P．应为：
2.2.6、流体在简单截面管道中的流动 2.2.6、流体在简单截面管道中的流动
导管（流道） 成型过程中，经常需要让塑料通过管道（包括 模具中的流道），以便对它加热、冷却、加压 和成型。通过管道时塑料的状态可以是流体或 固体，但前者居多。
解决问题： ①塑料流体在流道内流动时的流率与压力 降的关系； ②沿着流道截面上的流速分布 ； 目的： ①设计模具和设备 ②了解已有设备的工作性能 ③制定工艺规程
式中y代表狭缝形截面上任意—点离中心线 的垂直距离．于是，离中心线为y处而与中 心层平行的流层所受的剪切应力即为：
代入式积分 ：
又：
故有：
(2-28)
同在圆管内的流动一样，如需利用一般流动曲线 来解决式(2—27)和(2—28)中的常数k也须经过 换算。已知液体在狭缝形导管上下两壁处所受的 应力为(ph／2L)．则与此对应的牛顿剪切速串就 可格式(2—28)中的m值定为1而求得，即(6q／ wh2)．于是在这种情况下的宏观流动常数k``即 可按定义写为：
2-29
把式（2－28）重排有：
3 6q ph k = • m + 2 Wh 2 2L
m
（2－30）
比较二式可得：
（2－31）
圆管中k‘：
k' k = ( m + 3) 4
则：
这样，由一般的流动曲线按前述例题求 出k’和m，再求出k``和k后，亦可处理非牛顿 流体在夹缝流道中的流动问题。当然也可事 先对剪切速率进行非牛顿性改正，从而得到 真实的流变曲线。
第七章——熔体导模
两种类型—— 两种类型 1、斯切帕诺夫法： 、斯切帕诺夫法： 年代： 世纪 世纪60年代 年代：20世纪 年代 2、EFG(边缘限定薄膜供料生长 法 边缘限定薄膜供料生长)法 、 边缘限定薄膜供料生长 以下列表进行一下对比： 以下列表进行一下对比：
两种类型—— 两种类型 1、斯切帕诺夫法： 、斯切帕诺夫法： 年代： 世纪 世纪60年代 年代：20世纪 年代 2、EFG(边缘限定薄膜供料生长 法 边缘限定薄膜供料生长)法 、 边缘限定薄膜供料生长 以下列表进行一下对比： 以下列表进行一下对比：
名称 发明者 原理
斯切帕诺夫法 苏联科学家斯切帕诺夫
将有狭缝的模具放入熔体，熔体通过 毛细作用升到模具顶端，在此熔体放 入籽晶，按照狭缝形状拉制晶体
EFG法 美国TYCO实验室H.E拉培尔博士
在满足模具被熔体润湿且不与熔体发生化学 反应的条件下，且湿润角大于0小于90度时， 使熔体上升到模具顶部并沿边缘形成一薄膜 熔体层，
第七章——熔体导模法生长 宝石晶体
第一节 熔体导模法生长宝石晶体概述 一、熔体导模法生长宝石晶体简介
• 定义及与提拉法的差别： 是提拉法的一种，是控制晶体形状的提拉 法。它和提拉法的区别主要在于，提拉法 长出的晶体形状相对单一，即圆柱状晶体。 而导模法可以拉制出各种截面的晶体。而 且，提拉法易发生相分离作用，导模法克 服了这一点，能生长出具有恒定组分的共 熔体化合物晶体，关于这一点，后面将进 一步说明。
5、晶体按照模具顶部横截面成的带毛细管的模 具放入熔体中。熔体将沿毛细管升到模具顶端。 2、将籽晶浸到熔体中
3、籽晶表面回熔后，逐渐向上提拉直至模具顶部。注意。可使晶体先长成窄形， 过一段时间再放肩。
→
4、此时，熔体扩展到模具顶部截面的边缘中止，随后进行提拉，使晶体进入等 径生长。
1熔体模头单元课件
熔体模头单元1功能 (2)1.1操作原则 (2)1.2模唇调节 (2)2 操作 (2)2.1 启动 (2)2.1.1检查 (2)2.1.2 设置模唇间隙 (3)2.2 检查过程操作 (3)2.3 故障消除 (4)2.3.1 建议 (4)2.3.2 熔体模头的故障总览 (4)2.3.3 模头调节的故障总览 (4)3 维护 (5)3.1 总体说明 (5)3.2 运输 (6)3.2.1运输装置 (6)3.2.2用行车运输模头 (6)3.3检查 (7)3.3.1检查间隔 (7)3.3.2 在清洁模头后检查 (7)3.3.3 常规检查 (7)3.4修理 (8)3.4.1工具和辅助材料 (8)3.4.2熔体模头 (8)3.4.3模唇调节 (17)3.4.3.1更换模唇调节的加热盒 (17)3.4.4更换转接器的加热部件 (21)1功能1.1操作原则模头单元使挤出系统出来的熔体形成薄膜穿过急冷辊.熔体流集中在转接区通过模唇流到急冷辊上.因此,模头以33°被安置在急冷辊框架上方.熔体模头熔融的聚酯通过熔体模头流到急冷辊上.根据转接器的结构,熔体模头可以用于多层薄膜.模唇间隙可调节来获得合适的铸膜厚度.连接块连接块连接熔体模头和挤出系统的熔体管.连接块集中主挤出机和副挤出机流出的熔体制成多层薄膜.1.2模唇调节构造改变模唇间隙,用热膨胀调节特定的模唇螺栓.模唇的开合通过温度设置控制.这使得可能精确地调节模唇间隙.每个模唇调节螺栓有一个电热盒子,里面表面温度感应器,外表面有空气冷却管道.升高可调节螺栓温度会引起其膨胀挤压模唇到模唇间隙.模唇间隙变窄.只能由推-拉调节螺栓推基本上模头压力对于模头打开和缩回是足够的.特别是当熔体的粘度低或输出量很低,模唇可能不能通过模头螺栓缩回.这些特性决定了如果调节螺栓设计为”只能推”或”只能拉”.在之后的例子中,连接可变模唇的螺栓需装有固定支架以拉回螺栓.2 操作2.1 启动预先设置参数在试运行时,由Bruckner根据所用的聚酯设置好.改变设置只能在控制系统给定的范围内改.2.1.1检查检查压紧螺丝和模头螺栓的紧固圈.确保模唇自动调节螺栓冷却打开.检查PVSS上的螺栓冷却在工作并检查冷却风机上的风量.在开始操作前,要检查以下点:•熔体管连接•电的连接•自动模唇调节的条件•温度感应器•压累螺丝的紧固圈的边缘.2.1.2 设置模唇间隙模唇间隙要按以下步骤重新调节或出现以下问题:•产品改变(如膜厚)•薄膜厚度曲线上有大的波动,例如公差值超过5%.•螺栓温度调整超过80℃.厚度控制在TCE上显示警告.•在模头打开后•在模头或模头螺栓更换后.•在模头螺栓移了或者更换后.要求•模头单元在生产模式•熔体模头和模唇调节必须在操作温度而且必须是热稳定的.•在控制器控制厚度轮廓要关闭.•薄膜铸塑单元的薄膜吸附单元前的安全栏要在工作位置上.需要人员该项工作可能只能由专业人士完成.人员保护装置•防护手套•脸部防护•防护服辅助材料•绝缘工具检查模头间隙用提供的测量器具测量模头间距.设置数值移动螺栓向前或向后0.25mm.模唇间隙关闭或打开0.3mm.设置模头螺栓如果调节几个或所有螺栓(例如模头螺栓基本设置),设置一步步地进行直到整个模头宽度达到需要的模唇间隙.2.2 检查过程操作在操作过程中.所有熔体泵都要检查是否漏料或是否受损.检查是否漏料.马上报告维修人员漏量和漏的区域.检查螺丝和固定装置是否是紧的.检查压力,熔体温度的热循环的加热/冷却情况.2.3 故障消除该文件中没有提到的故障如果发生,请联系Brunker.故障可能只能由专业人员解除.2.3.1 建议措施立刻通知维修人员如果故障发生.由专业人员关闭相关部件.只能在故障消除后开启相关部件.训练如果操作员希望和公司人员一起解决故障,Brunker为顾客提供特定的培训课程. 2.3.2 熔体模头的故障总览2.3.3 模头调节的故障总览3 维护3.1 总体说明范围维护能确保设备或生产线长期的服务寿命和高效工作.维护包括:•检查•修理•服务所有维护工作和所有故障都要记录在维护记录中.检查检查包括对现状的检查:•定期的,连续的检查和记录现状.修理在修理工作中,受损的部分必须更换以防止对人员造成伤害,对材料造成损害并保存设备或生产线所需条件.修理包括以下活动:•受损部件的修理服务维护包括定期的工作以确保机器或生产线在恰当的操作状态.服务包括以下活动:•清洁•保存•润滑•设置建议有必要时拆开部件的个别部分.给拆下的部分做好标记以便于重新安装.在修理过程中,已损坏的部件必须更换,以避免对人员或材料造成损害.之前把部件放回到它的最佳操作状态.在更换生产线部件时,用对应的图纸和部件明细.参考备用的部件目录.只使用原件或批准的部件.未经批准的部件会导致保修失效.保存维修记录.这种方法能使人注意生产时未解决的维修问题.这些问题可以在之后的常规维修中进行.当螺帽和螺栓上的螺丝重新拧紧时,采用高温润滑剂.执行所有检查以确保操作准备就绪.根据维护工作,检查螺丝连接是否拧紧，密封性如何.执行试运行.订购备用部件交货单位的备用部件,数据记录在相应部件的铭牌上,包括以下信息:•订单•材料数量•交货时间•机器类型3.2 运输总介绍如采用不恰当的运输方式造成损坏,不可更换或保修索赔。
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名称
斯切帕诺夫法
EFG法
发明者 原理
苏联科学家斯切帕诺夫
将有狭缝的模具放入熔体，熔体通过 毛细作用升到模具顶端，在此熔体放 入籽晶，按照狭缝形状拉制晶体
美国TYCO实验室H.E拉培尔博士
在满足模具被熔体润湿且不与熔体发生化学 反应的条件下，且湿润角大于0小于90度时， 使熔体上升到模具顶部并沿边缘形成一薄膜 熔体层，
1、在高温坩埚中制熔体，将能被熔体润湿而不反应的材料制成的带毛细管的模 具放入熔体中。熔体将沿毛细管升到模具顶端。
2、将籽晶浸到熔体中
3、籽晶表面回熔后，逐渐向上提拉直至模具顶部。注意。可使晶体先长成窄形， 过一段时间再放肩。
→
4、此时，熔体扩展到模具顶部截面的边缘中止，随后进行提拉，使晶体进入等 径生长。
5、晶体按照模具顶 将原料放入坩埚中加热熔化，熔体沿一模具在毛细管作用 下升至模具顶端。并拓展端面形成熔体薄层，在这层熔体 中引籽晶，使籽晶和熔体的交界面上不断进行原子或分子 的重新排列，随降温逐渐凝固而生长出与模具边缘形状相 同的单晶体。
两种类型—— 1、斯切帕诺夫法： 年代：20世纪60年代 2、EFG(边缘限定薄膜供料生长)法
第七章——熔体导模法生长 宝石晶体
第一节 熔体导模法生长宝石晶体概述 一、熔体导模法生长宝石晶体简介
• 定义及与提拉法的差别：
是提拉法的一种，是控制晶体形状的提拉 法。它和提拉法的区别主要在于，提拉法 长出的晶体形状相对单一，即圆柱状晶体。
而导模法可以拉制出各种截面的晶体。而 且，提拉法易发生相分离作用，导模法克 服了这一点，能生长出具有恒定组分的共 熔体化合物晶体，关于这一点，后面将进 一步说明。
晶体形状的 决定因素
完全决定于毛细管狭缝
决定于模具顶部边缘的形状和尺寸
优点及局 限性
优点：不要求模具被熔体润湿
局限性：被毛细管大小和熔体自身 （重量及密度等）性质限制
优点：减少加工损耗，免除切割成型等环节， 降低了成本，且能直接拉制出各种形状的晶 体
局限性：对模具材料和熔体的性质有特殊要 求
二、导模法生长晶体的工艺过程