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基于有限元法分析宝石级金刚石的合成腔体温度场

张聪 韩奇钢 马红安 肖宏宇 李瑞 李战厂 田宇 贾晓鹏

基于有限元法分析宝石级金刚石的合成腔体温度场

张聪, 韩奇钢, 马红安, 肖宏宇, 李瑞, 李战厂, 田宇, 贾晓鹏
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  • 以有限元法为理论分析手段模拟分析了温度梯度法合成宝石级金刚石大单晶的腔体温度场,实现了对宝石级金刚石的合成腔体内各位置温度同时测量.模拟结果表明:在宝石级金刚石合成过程中,其温度分布呈不均匀分布.腔体内高温区分布在样品(碳源+触媒)边缘,低温区分布在籽晶附近.样品腔内热量的传递方式和样品腔内的碳源输运方式相同,均由碳源的两侧向籽晶附近传输.籽晶附近轴向温度梯度大于径向温度梯度,导致单位时间内其轴向生长尺寸大于径向生长尺寸.宝石级金刚石腔体温度场分析的理论模型的成功构建,为新型宝石级金刚石腔体的研制提供了良
    • 基金项目: 国家自然科学基金(批准号:50572032,50731006,50801030)资助的课题.
    [1]

    [1]Sumiya H, Satoh S 1996 Diamond and Related Materials 5 1359

    [2]

    [2]Abbaschian Reza, Zhu Henry, Clarke Carter 2005 Diamond and Related Materials 14 1916

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    [3]Sumiya H, Nakamoto Y, Shimizu K, Kanda H 2008 Applied Physics Letters 93 1101915

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    [4]Wang J H, He D W 2008 Acta Phys. Sin. 57 3397 (in Chinese)[王江华、贺端威 2008 物理学报 57 3397]

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    [5]Zhou Z Y, Chen G C, Tang W Z, Lu F X 2006 Chin. Phys. 15 980

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    [10 ]Strong H M, Chrenko R M 1971 J. Phys. Chem. 75 1838

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    ] Sumiya H, Satoh S 1996 Diamond and Related Materials 5 1359

    [12]

    ] Burns R C, Hansen J O, Spits R A, Sibanda M, Welbourn C M, Welch D L 1999 Diamond and Related Materials 8 1433

    [13]

    ]Cheng Y, Huang Q J, Liu X J 2008 Chin. Phys. B 17 4273

    [14]

    ]Ma H A, Jia X P, Chen L X, Zhu P W, Guo W L, Guo X B, Wang Y D, Li S Q, Zou G T, Grace Zhang, Phillip Bex 2002 J. Phys: Condens. Matter 14 11269

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    ]Han Q G, Jia X P, Ma H A, Li R, Zhang C, Li Z C, Tian Y 2009 Acta Phys. Sin. 58 4812 (in Chinese)[韩奇钢、贾晓鹏、马红安、李瑞、张聪、李占厂、田宇 2009 物理学报 58 4812]

  • [1]

    [1]Sumiya H, Satoh S 1996 Diamond and Related Materials 5 1359

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    [3]Sumiya H, Nakamoto Y, Shimizu K, Kanda H 2008 Applied Physics Letters 93 1101915

    [4]

    [4]Wang J H, He D W 2008 Acta Phys. Sin. 57 3397 (in Chinese)[王江华、贺端威 2008 物理学报 57 3397]

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    [8]Pan B C, Xia S D 1993 Acta Phys. Sin. 42 320 (in Chinese)[潘必才、夏上达 1993 物理学报 42 320]

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    ] Sumiya H, Satoh S 1996 Diamond and Related Materials 5 1359

    [12]

    ] Burns R C, Hansen J O, Spits R A, Sibanda M, Welbourn C M, Welch D L 1999 Diamond and Related Materials 8 1433

    [13]

    ]Cheng Y, Huang Q J, Liu X J 2008 Chin. Phys. B 17 4273

    [14]

    ]Ma H A, Jia X P, Chen L X, Zhu P W, Guo W L, Guo X B, Wang Y D, Li S Q, Zou G T, Grace Zhang, Phillip Bex 2002 J. Phys: Condens. Matter 14 11269

    [15]

    ]Han Q G, Jia X P, Ma H A, Li R, Zhang C, Li Z C, Tian Y 2009 Acta Phys. Sin. 58 4812 (in Chinese)[韩奇钢、贾晓鹏、马红安、李瑞、张聪、李占厂、田宇 2009 物理学报 58 4812]

  • [1] 肖宏宇, 苏剑峰, 张永胜, 鲍志刚. 温度梯度法宝石级金刚石的合成及表征. 物理学报, 2012, 61(24): 248101. doi: 10.7498/aps.61.248101
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    [8] 龚志强, 冯爱霞, 王启光, 黄琰. 全球温度场信息熵的时空特征分析. 物理学报, 2011, 60(9): 099204. doi: 10.7498/aps.60.099204
    [9] 王平, 尹玉真, 沈胜强. 三维有序排列多孔介质对流换热的数值研究. 物理学报, 2014, 63(21): 214401. doi: 10.7498/aps.63.214401
    [10] 于歌, 韩奇钢, 李明哲, 贾晓鹏, 马红安, 李月芬. 新型圆角式高压碳化钨硬质合金顶锤的有限元分析. 物理学报, 2012, 61(4): 040702. doi: 10.7498/aps.61.040702
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出版历程
  • 收稿日期:  2009-10-13
  • 修回日期:  2009-10-26
  • 刊出日期:  2010-03-15

基于有限元法分析宝石级金刚石的合成腔体温度场

  • 1. (1)长春理工大学材料科学与工程学院,长春 130012; (2)吉林大学超硬材料国家重点实验室,长春 130012
    基金项目: 

    国家自然科学基金(批准号:50572032,50731006,50801030)资助的课题.

摘要: 以有限元法为理论分析手段模拟分析了温度梯度法合成宝石级金刚石大单晶的腔体温度场,实现了对宝石级金刚石的合成腔体内各位置温度同时测量.模拟结果表明:在宝石级金刚石合成过程中,其温度分布呈不均匀分布.腔体内高温区分布在样品(碳源+触媒)边缘,低温区分布在籽晶附近.样品腔内热量的传递方式和样品腔内的碳源输运方式相同,均由碳源的两侧向籽晶附近传输.籽晶附近轴向温度梯度大于径向温度梯度,导致单位时间内其轴向生长尺寸大于径向生长尺寸.宝石级金刚石腔体温度场分析的理论模型的成功构建,为新型宝石级金刚石腔体的研制提供了良

English Abstract

参考文献 (15)

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