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 镁合金最轻的金属结构材料

镁合金最轻的金属结构材料

镁合金作为目前质量最轻的金属结构材料,由于镁合金同时具有比强度高,弹性模量大,消震性好,承受冲击载荷能力大,电磁屏蔽性能优异,耐有机物和碱的腐蚀性能好等优点,被称为21世纪的绿色环保结构材料。镁合金非常优良的应用性能,引起了国内外研究者及工业厂商的广泛关注,成为材料研究、开发的热门领域。同时镁是地球上储量最丰富的轻金属元素之一,镁合金以其优异的性能和丰富的资源,成为目前交通运输和航空航行业进行轻量化技术改造最有前景的金属材料,也成为目前3C产业的理想材料之一。

改良西门子法采用氢还原三氯氢硅的方式生产多晶硅。三氯氢硅还原在超低碳的不锈钢或镍基合金制成的水冷炉壁还原炉内,用氢将三氯氢硅还原成硅。炉内有不透明的石英钟罩和用细硅芯或钽管制成的发热体。细硅芯是用超纯硅在特制的硅芯炉内制成。在进行化学气相沉积之前,由于硅在常温时电阻率很高,因此硅芯必须在石英罩外用电阻加热至300℃或用几千伏的高压电启动。经过提纯的氢气在挥发器将三氯氢硅自炉底带入炉内,于1100℃左右进行还原反应,使硅沉积在发热体上。由于诸多原因使硅的沉积速度较慢,一般不超过0.5mm/h,生产直径为150~200mm的多晶硅棒需要一周乃至更多时间。

基于上述工艺可知,多晶硅生产首先需要启动,然后再进行还原生长。目前从行业实际应用情况来看,还原生长方法的差异主要在于电气技术上,而还原启动方法的差异较大:由于硅在常温时电阻率很高,不易导通,业内多晶硅生产厂家常采用①石墨加热、②等离子加热、③卤素灯加热等外加热方式,将还原炉炉温加热至300℃左右,还原电源输出中压,使硅芯导通,完成启动过程,然后继续加热进行化学气相沉积,完成还原生长。但以上启动方案或多或少存在:操作麻烦、起动时间长、效率低、启动成功率低、影响硅纯度、还原设备复杂等弊端。因此也有部分多晶硅生产厂家采用几千伏的高压电启动方式,由于是让硅棒自身发热,从而使其发热内外上下均匀、快速,同时可有效解决或缓解上述弊端:缩短启动时间、提高启动效率和成功率、减小还原电气设备复杂程度。因此,高压启动方式具先天优势,对于高品质的多晶生产是目前的一种最优选择。
广大的多晶制造企业对各种启动方式的电气设备和还原设备,并不十分熟悉,而且繁杂的方法和设备也给大家带来了不少困惑:不知道各种设备的可靠性、先进性、成熟性、各子系统的相互匹配性以及如何搭配等等。这样一来,对于能提供一体化解决方案的需求变得愈发重要,毕竟多晶项目的设备是相当重要而且投入也是非常巨大的。成功开发出单晶硅电源、多晶硅铸锭电源的同时,积极探索多晶硅还原炉电源系统的关键技术,于2018年底成功推出多晶硅还原炉电源系统的一体化解决方案。该方案的核心部份由高压启动电源和还原电源组成,辅以切换柜、隔离柜、接地柜及上位DCS系统组成了整个电源系统,能够成功完成多晶硅从启动到还原生长的所有工艺控制过程。
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