多晶硅和热应力

多晶硅;polycrystalline silicon

性质：灰⾊⾦属光泽。密度2.32~2.34。熔点1410℃。沸点2355℃。溶于氢氟酸和硝酸的混酸中，不溶于⽔、硝酸和盐酸。硬度介于锗和⽯英之间，室温下质脆，切割时易碎裂。加热⾄800℃以上即有延性，1300℃时显出明显变形。常温下不活泼，⾼温下与氧、氮、硫等反应。⾼温熔融状态下，具有较⼤的化学活泼性，能与⼏乎任何材料作⽤。具有半导体性质，是极为重要的优良半导体材料，但微量的杂质即可⼤⼤影响其导电性。电⼦⼯业中⼴泛⽤于制造半导体收⾳机、录⾳机、电冰箱、彩电、录像机、电⼦计算机等的基础材料。由⼲燥硅粉与⼲燥氯化氢⽓体在⼀定条件下氯化，再经冷凝、精馏、还原⽽得。多晶硅是单质硅的⼀种形态。熔融的单质硅在过冷条件下凝固时，硅原⼦以⾦刚⽯晶格形态排列成许多晶核，如这些晶核长成晶⾯取向不同的晶粒，则这些晶粒结合起来，就结晶成多晶硅。多晶硅可作拉制单晶硅的原料，多晶硅与单晶硅的差异主要表现在物理性质⽅⾯。例如，在⼒学性质、光学性质和热学性质的各向异性⽅⾯，远不如单晶硅明显；在电学性质⽅⾯，多晶硅晶体的导电性也远不如单晶硅显著，甚⾄于⼏乎没有导电性。在化学活性⽅⾯，两者的差异极⼩。多晶硅和单晶硅可从外观上加以区别，但真正的鉴别须通过分析测定晶体的晶⾯⽅向、导电类型和电阻率等。

多晶硅是⽣产单晶硅的直接原料，是当代⼈⼯智能、⾃动控制、信息处理、光电转换等半导体器件的电⼦信息基础材料。被称为“微电⼦⼤厦的基⽯”。

硼磷硅玻璃（boro-phospho-silicate-glass，BPSG）：这是⼀种掺硼的SiO2玻璃。可采⽤CVD⽅法

（SiH4+O2+PH3+B2H6，400oC~450oC）来制备。BPSG与PSG（磷硅玻璃）⼀样，在⾼温下的流动性较好，⼴泛⽤作为半导体芯⽚表⾯平坦性好的层间绝缘膜。

硼磷硅玻璃（Boro-phospho-silicateGlass,BPSG）,即掺杂了硼和磷的⼆氧化硅作为第⼀层⾦属前介电质（PMD）以及⾦属层间介电质（IMD）在IC制造中有着⼴泛的应⽤。⼆氧化硅原有的有序⽹络结构由于硼磷杂质（B2O3,P2O5）的加⼊⽽变得疏松,在⾼温条件下某种程度上具有像液体⼀样的流动能⼒（Reflow）。因此BPSG薄膜具有卓越的填孔能⼒,并且能够提⾼整个硅⽚表⾯的平坦化,从⽽为光刻及后道⼯艺提供更⼤的⼯艺范围。在0.18微⽶及更低节点

硼磷硅玻璃（Boro-phospho-sil ic ate Glass, B PSG）,即掺杂了硼和磷的⼆氧化硅作为第⼀层⾦属前介电质（PMD）以及⾦属层间介电质（IMD）在IC制造中有着⼴泛的应⽤。⼆氧化硅原有的有序⽹络结构由于硼磷杂质（B2O3,P2O5）的加⼊⽽变得疏松,在⾼温条件下某种程度上具有像液体⼀样的流动能⼒（Reflow）。因此BPSG薄膜具有卓越的填孔能⼒,并且能够提⾼整个硅⽚表⾯的平坦化,从⽽为光刻及后道⼯艺提供更⼤的⼯艺范围。

在0.18微⽶及更低节点技术中,随着半导体器件尺⼨的逐渐减⼩,PMD所要填充的孔洞宽度也越来越⼩,⾼宽⽐越来越⼤,填孔能⼒成为选⽤PMD薄膜的主要考虑参数。因此,BPSG薄膜在先进的半导体器件尤其是DRAM产品中主要作为PMD薄膜被⼴泛应⽤。BPSG薄膜的制备⽅法有两种,等离⼦体增强化学⽓相沉积（PECVD）和次⼤⽓压化学⽓相

沉积（SACVD）。尽管PE－BPSG薄膜具有沉积速度快,薄膜致密,均匀性好等⼀系列优点,但由于SA－BPSG薄膜具有更为优越的填孔能⼒, 这主要是因为PECVD⼯艺通常的压⼒在10T orr以下,⽽SACVD⼯艺压⼒在200-600Torr之间,分⼦的平均⾃由程更⼩,填孔能⼒更好,所以BPSG薄膜制备主要采⽤SACVD⼯艺⽅法。除此之外,SACVD是热降解的⼯艺,没有使⽤射频所产⽣的等离⼦体,因⽽避免了等离⼦体引起的器件损伤。

制备SA－BPSG薄膜的原料主要有以下⼏种液体及⽓体,如表所⽰。

TEOS,TEB以及TEPO在常温下是液态,需要经过注射阀⽓化,影响液体⽓化的主要参数为注射阀温度及载⽓（氦⽓,或者氦⽓和氮⽓的混合⽓体）的流量和流速。反应⽓体随载⽓进⼊反应腔后在⾼温（～480℃）下发⽣热分解与臭氧（O3）分解⽣成的氧⾃由基在⼀定压⼒（200Torr-600Torr）下反应⽣成BPSG薄膜。

在反应腔内新⽣成的BPSG薄膜⼗分疏松,器件孔洞通常并没有完全闭合,需要经过退⽕⼯序,在⾼温下（750-1100℃）,在通氮⽓或蒸汽的环境中BPSG薄膜象液体⼀样的流动,使孔洞完全闭合,同时薄膜结构更加致密。通过调节压⼒以及O3的浓度,可以调控BPSG薄膜的填孔能⼒。压⼒越⾼,O3浓度越⾼,填孔能⼒越好。⽬前⽐较先进的SA-BPSG薄膜⼯艺是采⽤两步合成的⽅法(见图)。第⼀步主要是为了获得较好的填孔效果,采⽤较⾼压⼒和较⾼的O3浓度（600Torr/17％O3浓度）以及较低⽓体流量,这⼀步的沉积速度⾮常慢,可以是普通BPSG薄膜沉积速度的1/10;⽽第⼆步主要是为了提⾼⽣产量,⽽采⽤普通的BPSG薄膜⼯艺（200Torr/12.5% O3浓度）。

随着半导体器件的尺⼨越来越⼩,半导体器件所能承受的热总量也越来越低。所以BPSG薄膜的退⽕温度也随之降低。通过提⾼BPSG薄膜的硼磷杂质浓度,可以有效的降低退⽕温度。但是硼磷杂质的浓度超过⼀定范围,⽐如杂质总含量占到重量百分⽐10％以上,杂质就会不断扩散析出,薄膜吸⽔性增强,造成严重的⼯艺问题,从⽽影响器件的性能。所以对于要求极低热总量的⼯艺, SA-BPSG薄膜就不再适⽤于PMD。在65纳⽶及以下技术中,⽬前替代SA-BPSG薄膜作为PMD的介电质主要是⾼密度等离⼦体⼯艺制备的磷硅玻璃（HDP-PSG）以及HARP。HARP是应⽤材料公司新近推⼴的⼀种⽆掺杂硅玻璃（USG）薄膜,在45纳⽶以及32纳⽶技术的STI及PMD的研发中被⼴泛采⽤。但SA-BPSG作为⼀种成熟的⼯艺在0.18微⽶到90纳⽶的技术范围尤其是DRAM产品的PMD中仍然占有最⼤的市场份额。

[1]⼆氧化硅⼜称硅⽯，化学式SiO?。⾃然界中存在有结晶⼆氧化硅和⽆定形⼆氧化硅两种。

结晶⼆氧化硅因晶体结构不同，分为⽯英、鳞⽯英和⽅⽯英三种。纯⽯英为⽆⾊晶体，⼤⽽透明棱柱状的⽯英叫⽔晶。若含有微量杂质的⽔晶带有不同颜⾊，有紫⽔晶、茶晶、墨晶等。普通的砂是细⼩的⽯英晶体，有黄砂(较多的铁杂质)和⽩砂(杂质少、较纯净)。⼆氧化硅晶体中，硅原⼦的4个价电⼦与4个氧原⼦形成4个共价键，硅原⼦位于正四⾯体的中⼼，4个氧原⼦位于正四⾯体的4个顶⾓上，SiO?是表⽰组成的最简式，仅是表⽰⼆氧化硅晶体中硅和氧的原⼦个数之⽐。⼆氧化硅是原⼦晶体。SiO?中Si—O键的键能很⾼，熔点、沸点较⾼（熔点1723℃，沸点2230℃）。⾃然界存在的硅藻⼟是⽆定形⼆氧化硅，是低等⽔⽣植物硅藻的遗体，为⽩⾊固体或粉末状，多孔、质轻、松软的固体，吸附性强。化学性质

化学性质⽐较稳定。不溶于⽔也不跟⽔反应。是酸性氧化物，不跟⼀般酸反应。⽓态氟化氢跟⼆氧化硅反应⽣成⽓态四氟化硅。跟热的浓强碱溶液或熔化的碱反应⽣成硅酸盐和⽔。跟多种⾦属氧化物在⾼温下反应⽣成硅酸盐。⽤于制造⽯英玻璃、光学仪器、化学器⽫、普通玻璃、耐⽕材料、光导纤维，陶瓷等。⼆氧化硅的性质不活泼，它不与除氟、氟化氢以外的卤素、卤化氢以及硫酸、硝酸、⾼氯酸作⽤（热浓磷酸除外）。常见的浓磷酸（或者说焦磷酸）在⾼温下即可腐蚀⼆氧化硅，⽣成杂多酸[2]，除此之外氟化氢也可以可使⼆氧化硅溶解的酸，⽣成易溶于⽔的氟硅酸：SiO? + 4HF = SiF4↑ + 2H?O 酸氧通性：⼆氧化硅与碱性氧化物SiO? + CaO =（⾼温）CaSiO3⼆氧化硅能溶于浓热的强碱溶液：SiO? + 2NaOH = Na2SiO3+ H?O （盛碱的试剂瓶不能⽤玻璃塞⽽⽤橡胶塞的原因）在⾼温下，⼆氧化硅能被碳、镁、铝还原：SiO?+2C=（⾼温）Si+2CO↑ 硅酸酸酐：⼆氧化硅（SiO2）。⼆氧化硅不与⽔反应，即与⽔接触不⽣成硅酸，但⼈为规定⼆氧化硅为硅酸的酸酐。

多晶硅膜的形成⽅法，其特征在于，将在夹有隔离膜的条件下蒸镀到玻璃基板上的⾮晶硅膜，利⽤设定的掩膜通过激光照射使其结晶形成多晶硅膜，在该⽅法中，设计前述掩膜使之具有如下的掩膜图形：该掩膜被分成同样地具有⼀定长度的第1照射区域、第2照射区域和第3照射区域，该第1照射区域及第2照射区域具有下述形象：交替地配置透过部与⾮透过部，相互之间透过部与⾮透过部的位置彼此相反，⽽且各区域的透过部的端部有⼀定部分的重叠；该第3照射区域具有下述形象：交替地配置透过部与⾮透过部，但该透过部配置在与第1照射区域及第2照射区域的透过部的中央相对应的位置；利⽤具有前述掩膜图形的掩膜，使前述玻璃基板按⼀定的距离单位平⾏移动，同时进⾏n次激光照射，使a-Si膜全部结晶化。氮化硅

求助编辑百科名⽚氮化硅

氮化硅，⼦式为Si3N4,是⼀种重要的结构陶瓷材料。它是⼀种超硬物质，本⾝具有润滑性，并且耐磨损，为原⼦晶体；⾼温时抗氧化。⽽且它还能抵抗冷热冲击，在空⽓中加热到1 000 ℃以上，急剧冷却再急剧加热，也不会碎裂。正是由于氮化硅陶瓷具有如此优异的特性，⼈们常常利⽤它来制造轴承、⽓轮机叶⽚、机械密封环、永久性模具等机械构件。如果⽤耐⾼温⽽且不易传热的氮化硅陶瓷来制造发动机部件的受热⾯，不仅可以提⾼柴油机质量，节省燃料，⽽且能够提⾼热效率。我国及美国、⽇本等国家都已研制出了这种柴油机。⽬录特点应⽤

1更多信息物理性质1⽣产⽅法1其他应⽤1结构材料性能展开

编辑本段特点

除氢氟酸外，它不与其他⽆机酸反应(反应⽅程式：Si3N4+12HF═3SiF4↑+4NH3，抗腐蚀能⼒强。编辑本段应⽤

【氮化硅的应⽤】氮化硅⽤做⾼级耐⽕材料，如与sic结合作SI3N4-SIC耐⽕材料⽤于⾼炉炉⾝等部位；如与BN结合作SI3N4-BN材料，⽤于⽔平连铸分离环。SI3N4-BN系⽔平连铸分离环是⼀种细结构陶瓷材料，结构均匀，具有⾼的机械强度。耐热冲击性好，⼜不会被钢液湿润，符合连珠的⼯艺要求。见下表性能Al2O3 ZrO2 熔融⽯英

（SiO2）ZrO2 -MO⾦属陶瓷反应结合Si3N4

热压Si3N4 热压BN反应结合SiN4-BN

抗热震性差差好好中好好好抗热应⼒差差好好中好好好尺⼨加⼯精度与易加⼯性能

差差好差好差好好耐磨性好好中好好好好好耐侵蚀性好好差好好好好编辑本段更多信息物理性质

相对分⼦质量140.28。灰⾊、⽩⾊或灰⽩⾊。六⽅晶系。晶体呈六⾯体。密度3.44。硬度9~9.5，努⽒硬度约为2200，显微硬度为32630MPa。熔点1900℃（加压下）。通常在常压下1900℃分解。⽐热容为0.71J/(g·K)。⽣成热为-751.57kJ/mol。热导率为16.7W/(m·K)。线膨胀系数为2.75×10-6/℃(20~1000℃)。不溶于⽔。溶于氢氟酸。在空⽓中开始氧化的温度

1300~1400℃。⽐体积电阻，20℃时为1.4×105 ·m,500℃时为4×108 ·m。弹性模量为28420~46060MPa。耐压强度为

490MPa（反应烧结的）。1285摄式度时与⼆氮化⼆钙反应⽣成⼆氮硅化钙，600度时使过渡⾦属还原，放出氮氧化物。抗弯强度为147MPa。可由硅粉

在氮⽓中加热或卤化硅与氨反应⽽制得。可⽤作⾼温陶瓷原料。⽣产⽅法

氮化硅陶瓷制品的⽣产⽅法有两种，即反应烧结法和热压烧结法。反应烧结法是将硅粉或硅粉与氮化硅粉的混合料按⼀般陶瓷制品⽣产⽅法成型。然后在氮化炉内，在1150~1200℃预氮化，获得⼀定强度后，可在机床上进⾏机械加⼯，接着在

1350~1450℃进⼀步氮化18~36h，直到全部变为氮化硅为⽌。这样制得的产品尺⼨精确，体积稳定。热压烧结法则是将氮化硅粉与少量添加剂（如MgO、Al2O3、MgF2、AlF3或Fe2O3等），在19.6MPa以上的压⼒和1600~1700℃条件下压热成型烧结。通常热压烧结法制得的产品⽐反应烧结制得的产品密度⾼，性能好。附表1中列出了这两种⽅法⽣产的氮化硅陶瓷的性能。其他应⽤

氮化硅陶瓷材料具有热稳定性⾼、抗氧化能⼒强以及产品尺⼨精确度⾼等优良性能。由于氮化硅是键强⾼的共价化合物，并在空⽓中能形成氧化物保护膜，所以还具有良好的化学稳定性，1200℃以下不被氧化，1200~1600℃⽣成保护膜可防⽌进⼀步氧化，并且不被铝、铅、锡、银、黄铜、镍等很多种熔融⾦属或合⾦所浸润或腐蚀，但能被镁、镍铬合⾦、不锈钢等熔液所腐蚀。氮化硅陶瓷材料可⽤于⾼温⼯程的部件，冶⾦⼯业等⽅⾯的⾼级耐⽕材料，化⼯⼯业中抗腐蚀部件和密封部件，机械加⼯⼯业的⼑具和刃具等。由于氮化硅与碳化硅、氧化铝、⼆氧化钍、氮化硼等能形成很强的结合，所以可⽤作结合材料，以不同配⽐进⾏改性。此外，氮化硅还能应⽤到薄膜太阳能电池中。⽤PECVD法镀氮化硅膜后，不但能作为减反射膜可减⼩⼊射光的反射，⽽且，在氮化硅薄膜的沉积过程中，反应产物氢原⼦进⼊氮化硅薄膜以及硅⽚内，起到了钝化缺陷的作⽤。结构

正⼋⾯体的两个顶是Si，四个N就是⼋⾯体的中间平⾯的4个点，然后以这四个N产⽣的平⾯的中⼼，就是最后第三个Si了。⼀定要确认每个Si都连着四个N，每个N都连着3个硅，N-N之间没有连接

编辑本段材料性能

氮化硅的强度很⾼，尤其是热压氮化硅，是世界上最坚硬的物质之⼀。它极耐⾼温，强度⼀直可以维持到1200℃的⾼温⽽不下降，受热后不会熔成融体，⼀直到1900℃才会分解，并有惊⼈的耐化学腐蚀性能，能耐⼏乎所有的⽆机酸和30%以下的烧碱溶液，也能耐很多有机酸的腐蚀；同时⼜是⼀种⾼性能电绝缘材料。氮化硅- 性质化学式Si3N4。⽩⾊粉状晶体;熔点

1900℃,密度3.44克/厘⽶(20℃)；有两种变体：α型为六⽅密堆积结构；β型为似晶⽯结构。氮化硅有杂质或过量硅时呈灰⾊。氮化硅与⽔⼏乎不发⽣作⽤；在浓强酸溶液中缓慢⽔解⽣成铵盐和⼆氧化硅；易溶于氢氟酸，与稀酸不起作⽤。浓强碱溶液能缓慢腐蚀氮化硅，熔融的强碱能很快使氮化硅转变为硅酸盐和氨。氮化硅在600℃以上能使过渡⾦属（见过渡元素）氧化物、氧化铅、氧化锌和⼆氧化锡等还原,并放出氧化氮和⼆氧化氮。1285℃时氮化硅与⼆氮化三钙Ca3N2发⽣以下反应：

Ca3N2+Si3N4─→3CaSiN2 氮化硅的制法有以下⼏种：在1300～1400℃时将粉状硅与氮⽓反应；在1500℃时将纯硅与氨作⽤；在含少量氢⽓的氮⽓中灼烧⼆氧化硅和碳的混合物;将SiCl4的氨解产物Si(NH2)4完全热分解。氮化硅可⽤作催化剂载体、耐⾼温材料、涂层和磨料等。氮化硅陶瓷具有⾼强度、耐⾼温的特点，在陶瓷材料中其综合⼒学性能最好，耐热震性能、抗氧化性能、耐磨损性能、耐蚀性能好，是热机部件⽤陶瓷的第⼀候选材料。在机械⼯业，氮化硅陶瓷⽤作轴承滚珠、滚柱、滚球座圈、⼯模具、新型陶瓷⼑具、泵柱塞、⼼轴密封材料等。在化学⼯业，氮化硅陶瓷⽤作耐磨、耐蚀部件。如球阀、泵体、燃烧汽化器、过滤器等。在治⾦⼯业，由于氮化硅陶瓷耐⾼温，磨擦系数⼩，具有⾃润滑性。对多数⾦属、合⾦溶液稳定，因此，可制作⾦属材料加⼯的⼯模具，如拨菅芯棒、挤压、拨丝模具，轧辊、传送辊、发热体夹具、热偶套营、⾦属热处理⽀承件、坩埚，铝液导营、铝包内衬等。氮化硅陶资材料在电⼦、军事和核⼯业⽅⾯也有⼴泛⼴泛应⽤。1、氮化硅陶瓷粉末的物理化性能及产品的技术指标氮化硅陶瓷是⼀种⽩灰⾊粉末，分⼦式为：SI3N4 ；分⼦重量：140.3 , 密度3.2g/cm2 其化学成分：N>38-39；0<1-1.5；C<0.1；Fe<0.2。粒度按⽤户要求⽽定。今天下了⼏篇研究SiN薄膜应⼒的⽂章看了下,初步搞清楚了:热氧化SiO2薄膜的应⼒主要为热应⼒(压应⼒),LPCVD Si3N4薄膜的应⼒主要为本征应⼒(张应⼒)

Si/SiO2有很好的界⾯态，尽管热膨胀系数差别较⼤，但是可以在热过程中重新排列界⾯处原⼦排列；⽽Si/SiN就不同了，SiN固有的本证应⼒和热膨胀应⼒⽆法在界⾯调整，反⽽放⼤了，所以在热过程中出现peeling甚⾄碎⽚

⼀般制程中热过程可以释放⼀些薄膜的本证应⼒（如PECVD SiN，以及⼀些特殊⼯艺如深槽）和界⾯膨胀应⼒，但是匹配不好，容易放⼤成为严重的warpage，有时还能导致junction leakage（平⾯结不常遇到）。热应⼒

求助编辑百科名⽚热应⼒

温度改变时，物体由于外在约束以及内部各部分之间的相互约束，使其不能完全⾃由胀缩⽽产⽣的应⼒。⼜称变温应⼒。⽬录基本概念1全⾯定义定义11定义21定义31定义41定义51定义61定义71定义81定义91定义10主要特点测定⽅法

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编辑本段基本概念

求解热应⼒，既要确定温度场，⼜要确定位移、应变和应⼒场。与时间⽆关的温度场称定常温度场,它引起定常热应⼒;随时间变化的温度场叫⾮定常温度场，它引起⾮定常热应⼒。热应⼒的求解步骤：①由热传导⽅程和边界条件（求⾮定常温度场还须初始条件）求出温度分布；②再由热弹性⼒学⽅程求出位移和应⼒。编辑本段全⾯定义定义1

所谓热应⼒是指半成品⼲燥和烧成热加⼯中由于温差作⽤⽽产⽣的⼀种应⼒.热应⼒源包括升降温过程中砖坯内外及砖坯与环境温差⼘来源⽂章摘要：本⽂定义了彩釉砖板⾯细⼩裂纹的随机性，建⽴它的⼒学模型．在此基础上阐述了它的形成机理和⼯艺控制。定义2

(()热应⼒:凡由于在搪玻璃材料中存在温度差⽽产⽣的应⼒称为热应⼒.(2)制胎成型应⼒:在铁胎制造过程中,由于卷板、冲压、组焊等操作所造成的应⼒来源⽂章摘要：<正> 质量优良的搪玻璃设备,其瓷层表⾯不仅要具有玻化程度适当,光滑平整致密,⾊泽均匀⼀致以及⽆棕孔、泡影,外来固体夹杂物,尤其不能有裂纹等缺陷。但是,事实上,在搪玻璃设备的烧成过程中,常常会出现各种缺陷,其中瓷层裂纹是该⼚搪玻璃产品中危害最⼤的⼀种缺陷。⼀段时间以来,在我⼚100ol反应罐盖的⽣产过程中,b型⼩咀r部位和⼩咀内壁瓷层常出现裂纹,并且裂纹⼀旦产⽣,就不能消除,最后只有打瓷返⼯,造成了⼤量的⼈⼒、物⼒浪费,并且,严重挫伤了⼯⼈的⽣产积极性。定义3

2热应⼒的分类和特性:2·1$应⼒分类玻璃中由于存在温度差⽽产⽣的应⼒统称为热应⼒.浮法玻璃在退⽕过程中不可避免地会出现温度梯度.根据温度梯度的⽅向,玻璃板厚度⽅向的温度差所形成的热应⼒称作端⾯应⼒或厚度应⼒来源⽂章摘要：浮法玻璃退⽕的⽬的是消除或减⼩玻璃中的热应⼒。本⽂从热应⼒的基本概念出发,分析讨论了热应⼒的起因、分类和特性,为正确制订浮法玻璃退⽕规范提供了理论依据。定义4

1.2三维热应⼒数学模型物体温度变化时,由于它受其他物体或者由于物体内各部分之间的相互约束⽽产⽣的应⼒,称为热应⼒.引起热应⼒的根本原因是温度变化.根据线性热应⼒理论,当物体受外⼒作⽤,⼜受温度作⽤时,物体内质点就要发⽣位移和相应的应变,并且它们可以进⾏代数迭加来源⽂章摘要：建⽴了铸钢冷却壁的三

维传热和热应⼒的数学模型,采⽤通⽤有限元软件ansys计算了冷却壁的温度场和应⼒场。计算结果表明:冷却⽔管由圆管改为椭圆管后,冷却壁热⾯最⾼温度和热应⼒升⾼不⼤,为冷却⽔管由圆形改成椭圆形提供了理论依据,由于椭圆⽔管截⾯积减少,就可以减少壁体厚度和⼤量节约冷却⽔量,从⽽达到降低炼铁成本的⽬的。定义5

从⽽引起螺栓受⼒情况的变化通常称为热应⼒.设系统原来温度为t.现为ti.连杆螺栓的线膨胀系数 a.连杆⼤头的线膨胀系数为 a来源⽂章摘要：利⽤遥测应变仪对⼯程过程中的连杆螺栓进⾏动态测试，并利⽤⾃编的螺栓组载荷增分析系统，对实际测定的连杆螺栓动应⼒时间历程进⾏定量分析．确定连杆螺栓的实际受⼒情况，即所受的静应⼒、动应⼒、热应⼒及动应⼒随内燃机负荷、转速等变化⽽变化的趋势。该研究为连杆螺栓的改进设计和疲劳强度设计提供了依据．为遥测技术的⼯程应⽤提供了依据。定义6

第⼀种原因产⽣的残余应⼒被称为热应⼒,第⼆和第三种原因产⽣的残余应⼒被称为固有应⼒.热应⼒在蒸发沉积镀膜中表现很突出,但在离⼦束或磁控溅射法沉积镀制的多层膜中表现并不明显来源⽂章摘要：在极紫外光刻技术中,光学系统对多层膜光学元件表⾯⾯形精度有严格的要求,并且多层膜光学元件需要较⾼的反射率。由于多层膜中存在的内应⼒将改变光学元件的表⾯⾯形,因此在不减少反射率的前提下,⼀定要减少或补偿多层膜内的残余应⼒。论述了mo/si多层膜应⼒产⽣的原因和⼏种减少与补偿应⼒的技术,介绍应⼒的⼏种测量⽅法。定义7

锅炉省煤器

⽕焰加热对钢材性能的影响：钢材加热膨胀迅速冷却到低温收缩所产⽣的内应⼒称为热应⼒.当热应⼒⼤于钢材的弹性极限时会产⽣变形⽕焰矫正就是利⽤热应⼒产⽣变形⽽得到矫正来源⽂章摘要：▲扩展受热⾯省煤器的应⽤研究燃煤锅炉省煤器磨损是锅炉运⾏中的⼀个突出问题，严重影响锅炉的安全性和经济性。据国内不完全统计，锅炉事故占⽕电⼚事故的50%左右，其

中因省煤器磨损漏泄⽽停炉的事故占锅炉事故的45%左右。为了保证锅炉的安全运⾏，对于燃煤锅

分布式光纤温度应⼒测量传感系统炉，...定义8

温度应⼒⼜称为热应⼒,它是由于构件受热不均匀⽽存在着温度差异,各处膨胀变形或收缩变形不⼀致,相互约束⽽产⽣的内应⼒定义9

(2)热裂纹模具表⾯冷热交替⽽引起的模具表⾯压与拉交替变化的应⼒称为热应⼒.这种反复循环的热应⼒有可能引起模具疲劳产⽣热裂纹来源⽂章摘要：介绍了模具的损坏形式、模具设计与使⽤设备对模具寿命的影响及模具使⽤与维护的有关注意事项。定义10

冷却的过程也是体积减⼩的过程也会形成内应⼒⼀般称为热应⼒.热应⼒的⼤⼩取决于胶层与被粘材料的热胀系数之差和温度变化的幅度.因此⾼温固化会增加在冷却过程中形成的热应⼒来源⽂章摘要：分析了胶层的粘弹性与固化⼯艺的关系，指出当固化温度⾼于胶层的玻璃化温度时，粘接强度随着固化程度的提⾼⽽提⾼；固化温度低于胶层的玻璃化温度时，粘接强度随着固化程度的提⾼⽽降低。

热应⼒(4张)编辑本段主要特点

1. 热应⼒随约束程度的增⼤⽽增⼤。由于材料的线膨胀系数、弹性模量与泊桑⽐随温度变化⽽变化，热应⼒不仅与温度变化量有关，⽽且受初始温度的影响。

2. 热应⼒与零外载相平衡，是由热变形受约束引起的⾃平衡应⼒，在温度⾼处发⽣压缩，

温度低处发⽣拉伸形变。 3. 热应⼒具有⾃限性，屈服流动或⾼温蠕变可使热应⼒降低。对于塑性材料，热应⼒不会导致构件断裂，但交变热应⼒有可能导致构件发⽣疲劳失效或塑性变形累积。编辑本段测定⽅法

⼀,实验⽬的? 1.了解热应⼒实验装置的组成,各部分的作⽤及使⽤⽅法;?2.了解⾦属构件在热循环过程中热应⼒的产⽣原因,过程及分布规律;?

3.熟悉铸造热应⼒对铸件质量的影响以及减⼩铸造热应⼒的措施.? ⼆,实验内容? 1.在计算机上,利⽤《铸造应⼒》实验教学课件,了解铸造应⼒的分类,形成原因,测定原理,对铸件质量的影响及采⽤应⼒框测定铸造热应⼒的实际过程;? 2.熟悉热应⼒实验装置的使⽤⽅法及热应⼒测定的过程;? 3.记录,处理和分析实验数据,绘出\"应⼒-温度\"曲线.? 三,实验装置简介? 本实验所使⽤的热应⼒实验装置是⼀种模拟测定装置,该装置由应⼒框部件,温控显⽰箱和计算机系统三部分组成.?

1.应⼒框部件? 这是实验装置的核⼼部件,由应⼒框,拉压⼒传感器,温度传感器,加热体和冷却⽔管路等组成,如图2-1所⽰.? 三根直径相同的应⼒杆(?A,B,C?)由侧⽀架⽀撑,组成相互关联的⾦属构架(应⼒框). 杆?A,C?与⽀架固定在⼀起,杆?B?的⼀端与⽀架固定,另⼀端与⽀架之间可作相对⽔平移动,只有拧紧螺栓?G?时才被锁定,此时应⼒框成为刚性结构,以便进⾏实验.松开螺栓时,杆?B?可⾃由伸缩,三杆间的约束被解除,以此模拟杆?B?在⾼温下的塑性变形.加热体(电阻丝)?R?⽤于改变应⼒杆的温度,以造成三杆间的温差,从⽽产⽣内应⼒.各杆的温度变化由温度传感器?W?A,W?B,W?C?测定.?拉压⼒传感器?D,E,F?⽤于测量各杆承受的内应⼒.杆?A,C?上的拉压⼒传感器的最⼤量程为2 kN,杆?B?上的拉压⼒传感器的最⼤量程为5 kN,输出毫伏级电压信号.?为保证传感器本⾝温度恒定,采⽤循环⽔进⾏冷却.?

2.温度控制显⽰箱? 它由温控仪,稳压电源及显⽰仪表组成,如图2-2所⽰.? 温控仪(型号WMZK-01)?A?1,A?2,A?3?接收温度传感器的信号,显⽰各应⼒杆的温度,并可设定极限温度以控制加热体的⼯作状态.?稳压电源向拉压⼒传感器提供24 V⼯作电压.?电压表V⽤于显⽰实验装置总电路的⼯作电压.毫伏表mV⽤于显⽰拉压⼒传感器的输出信号.表中显⽰的值为实际输出信号的10倍.该毫伏值与作⽤⼒⼤⼩成正⽐关系.经测定,5 kN量程时,当量值为0.067 kN/mV;24 kN量程时,当量值为0.025 kN/mV.

3.计算机系统? 由主机,显⽰器及打印机组成.应⼒杆的输出信号被放⼤1 000倍,后经计算机处理后以坐标图形式显⽰在屏幕上,以便直观地看到应⼒变化趋势.该坐标图的横轴为时间轴,纵轴为应⼒(或电压)轴.所显⽰的图像中,横坐标轴下⽅的曲线为杆?B?所受应⼒的动态变化情况(其上⽅的两条曲线与杆?A,C?对应).屏幕图像可存储和重现,亦可通过打印机打印出来.? 四,实验原理?⾦属构件在热循环过程中,由于材料热传导特性等因素的影响,构件各部分之间,构件表层与⼼部之间必然存在温差,致使⾦属构件

的膨胀,收缩量有所差异,加之刚性构架中各部分之间的互相制约,于是在不同的温度区间⾥在构件中便会形成热应⼒.?基于上述原理,将应⼒框的中间应⼒杆?B加热,随着温度的升⾼,其长度将有所增加.由于杆B已被锁

定,于是形成两侧杆A,C与杆B之间的约束状态,致使杆A,C受拉,杆B?受压.此时三杆间的相互作⽤通过拉压⼒传感器以电压信号的形式输出,由毫伏表和屏幕显⽰出来.三杆间的温差越⼤,作⽤⼒也越⼤.根据标定的作⽤⼒与电压间的当量值可计算出作⽤⼒(应⼒)的数值.加热到最⾼温度时松开锁紧螺栓,使三杆间的约束解除,相当于中间杆?B?发⽣了塑性变形.由于作⽤⼒消失,因此毫伏表指针和屏幕显⽰的曲线均回归零位.再次锁紧中间杆,并停⽌加热,则在冷却过程中,三杆间⼜产⽣符号相反的作⽤⼒.? 五,实验设备? 热应⼒测定仪,微型计算机(含《铸造应⼒》CAI软件).? 六,实验步骤? 1.计算机仿真测定? 1)在计算机上,利⽤《铸造应⼒》实验教学课件,了解铸造应⼒的分类,成因,分布规律及其影响;? 2)⽤应⼒框法进⾏铸造热应⼒的仿真测定.? 2.使⽤热应⼒实验装置进⾏铸造热应⼒的测定? 1)检查实验装置各部件,管路,接头的连接是否正确与完好;检查电器线路,接⼝连接正确及接触良好与否;检查确认应⼒框部分接地良好与否.设定温度控制仪的极限加热温度值(杆间温差不⼤于60 ℃).? 2)接通电源,开启温度控制仪;接通稳压电源,开启计算机,并使计算机处于C\\>状态.进⾏如下计算机操作:? SAMPLE? 显⽰菜单? 0? 显⽰File Name——?输⼊⽂件名(或?)? 显⽰hour——? 输⼊时(0),分(30),秒(0)数和采样时间(1 ms).?显⽰坐标图.? 3)锁定杆B.适当调整杆A,C紧固程度,使各毫伏表的初始指⽰值最⼩.? 4)接通加热体电路,加热中间杆B(为避免加热速度过快,可⼿动控制开关KB1 ,以形成间歇供热⽅式).? 5)记录温度值和该时刻与之对应的毫伏表的毫伏值.? 6)在设定的极限温度上停留⼀段时间.在红灯亮的状态下,松开杆B的锁紧螺栓G. 当毫伏表指针停留在最⼩数值时,再次锁紧中间杆B,同时切断加热体电路.? 7)观察和记录冷却过程中的温度值和对应的毫伏数.当毫伏表指针低于0刻度时,将开关KA2 ,KB2 ,KC2 转换⾄相反位置.? 8)将加热,冷却阶段的\"电压-时间\"曲线图存⼊计算机.? 9)当杆B的温度降⾄室温后,松开锁紧螺栓,关闭所有电路.? 10)整理实验数据,计算作⽤⼒和应⼒值,绘制?V(作⽤⼒或应⼒)--t曲线. 11)分析实验结果,填写实验报告