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材料研究学报  2015, Vol. 29 Issue (5): 394-400    DOI: 10.11901/1005.3093.2014.283
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焰熔法制备单晶体生长室内的燃烧特性*
刘旭东(),毕孝国,唐坚,牛微,董颖男
沈阳工程学院能源与动力学院 沈阳 110136
Combustion Characteristic in Growth Chamber for Preparation of Single Crystal with Hydro-Oxygen Flame Fusion Method
Xudong LIU(),Xiaoguo BI,Jian TANG,Wei NIU,Yingnan DONG
School of Energy and Power, Shenyang Institute of Engineering, Shenyang 110136, China
引用本文:

刘旭东,毕孝国,唐坚,牛微,董颖男. 焰熔法制备单晶体生长室内的燃烧特性*[J]. 材料研究学报, 2015, 29(5): 394-400.
Xudong LIU, Xiaoguo BI, Jian TANG, Wei NIU, Yingnan DONG. Combustion Characteristic in Growth Chamber for Preparation of Single Crystal with Hydro-Oxygen Flame Fusion Method[J]. Chinese Journal of Materials Research, 2015, 29(5): 394-400.

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摘要: 

以氢气和氧气的燃烧为基础, 研究了焰熔法生长单晶体过程中生长室内的燃烧特性。结果表明: 在O2和H2的流量分别为6 L/min和20 L/min条件下炉膛中心最高温度为3504.3 K, 根据这个结果可确定晶体生长的位置或确定在已知位置晶体生长所需要的最佳流量; 随着H2流量的增大, 生长室内中心和径向的温度都逐渐提高, 而最高温度的位置随着O2流量的增大而逐渐向下移动, 中心O2流量每增大1 L/min, 最高温度的位置向下移动5 mm, 在距喷嘴110 mm处的温度平均升高230℃左右; H2分布圆直径对生长室内中心与径向的温度分布、O2的冲击深度和开始燃烧位置的影响很小。

关键词 材料合成与加工工艺焰熔法单晶体生长室燃烧特性    
Abstract

Combustion characteristic in growth chamber for preparation of single crystal with hydro-oxygen flame fusion method was investigated. The results show that along the centerline of growth chamber a peak temperature 3504.3 K could be reached when the flow rates of oxygen and hydrogen were 6 L/min and 20 L/min respectively. With the increasing hydrogen flow rate, the temperature of the center and the diameter of the central flame increased gradually in the chamber. With the increasing oxygen flow rate, the position of the peak temperature gradually moved down, which downward moved 5 mm when the central oxygen flow rate increased for 1 L/min, while the average temperature rose 230℃ at a distance 110 mm to the nozzle. The diameter of hydrogen distribution circle had little effect on the center and radial temperature distributions, the central oxygen impact and the ignition position of the flame. As a result, the optimal position for single crystal growth could be easily acquired for the preset flow rates of the two gases and .

Key wordssynthesizing and processing technic    flame fusion method    single crystal    growth chamber    combustion characteristic
收稿日期: 2014-06-12     
基金资助:*国家自然科学基金51472047和沈阳市新能源功能材料制备技术重点实验室建设项目F12-260-1-00资助。
作者简介: 刘旭东
图1  炉体和喷嘴结构模型
图2  生长室区域计算模型
图3  生长室内纵截面上的温度分布
图4  生长室内中心温度分布
图5  生长室内壁温度分布
图6  观测孔处不同高度上生长室径向温度分布
图7  生长室内气氛分布场
图8  H2流量对生长室中心温度的影响
图9  H2流量对生长室内径向温度分布
图10  O2流量对生长室内中心温度的影响
图11  O2流量对生长室内径向温度分布
图13  H2分布圆直径对生长室内径向温度分布
图12  H2分布圆直径对生长室内中心温度的影响
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