Xử lý nhiệt là gì? Các công bố khoa học về Xử lý nhiệt
Xử lý nhiệt là quá trình mà các vật liệu hoặc sản phẩm được tiếp xúc với nhiệt độ cao hoặc lạnh để thay đổi cấu trúc, tính chất và hiệu suất của chúng. Quá trìn...
Xử lý nhiệt là quá trình mà các vật liệu hoặc sản phẩm được tiếp xúc với nhiệt độ cao hoặc lạnh để thay đổi cấu trúc, tính chất và hiệu suất của chúng. Quá trình này thường được thực hiện trong một môi trường kiểm soát như lò nhiệt độ. Xử lý nhiệt được áp dụng trong nhiều ngành công nghiệp, bao gồm kim loại, nhựa, gốm sứ và thực phẩm. Các phương pháp xử lý nhiệt phổ biến bao gồm nhiệt luyện, nung nhiệt, làm mềm, tôi luyện và gắn kết nhiệt. Quá trình này có thể cải thiện độ cứng, đặc tính cơ học và khả năng chống ăn mòn của vật liệu, cũng như thay đổi cấu trúc tinh thể và tính chất hóa học của chúng.
Xử lý nhiệt có thể được chia thành ba giai đoạn chính: giai đoạn núi nhiệt, giai đoạn duy trì và giai đoạn làm nguội.
- Giai đoạn nung nhiệt: Trong giai đoạn này, vật liệu được đưa vào môi trường nhiệt độ cao để đạt được sự thay đổi cấu trúc mong muốn. Nhiệt độ và thời gian nung nhiệt được kiểm soát chính xác để đảm bảo quá trình xảy ra theo nhu cầu. Trong giai đoạn này, các quá trình như gia tăng độ cứng, tạo tưới tự nhiên, tăng độ dẻo và giảm căng thẳng có thể được thực hiện.
- Giai đoạn duy trì: Sau khi vật liệu đã đạt được nhiệt độ mong muốn, nó được duy trì trong môi trường nhiệt để cho phép các quá trình biến đổi cấu trúc xảy ra. Giai đoạn này có thể kéo dài từ vài giây đến vài giờ, tùy thuộc vào vật liệu và quá trình xử lý nhiệt cụ thể.
- Giai đoạn làm nguội: Sau khi giai đoạn duy trì kết thúc, vật liệu được làm nguội dần để ổn định cấu trúc và tính chất của nó. Quá trình làm nguội cần được kiểm soát chính xác để tránh các biến đổi cấu trúc không mong muốn và giữ được tính đồng đều trên toàn bộ vật liệu.
Các quá trình xử lý nhiệt phụ thuộc vào loại vật liệu và mục tiêu mong muốn của việc xử lý. Một số phương pháp xử lý nhiệt phổ biến bao gồm nung nhiệt, làm mềm, tôi luyện, nhiệt luyện và gắn kết nhiệt. Mỗi phương pháp này có ứng dụng và quy trình xử lý riêng biệt được chọn dựa trên yêu cầu cụ thể của vật liệu và sản phẩm cuối cùng.
Dưới đây là một số phương pháp xử lý nhiệt phổ biến hơn:
1. Nhiệt luyện: Đây là quá trình tạo ra các biến đổi cấu trúc trong kim loại bằng cách nung nó ở một nhiệt độ cao và sau đó làm nguội nhanh chóng. Quá trình này khá phức tạp và được sử dụng để cải thiện độ cứng, độ dẻo và khả năng chống mài mòn của kim loại. Nhiệt luyện có thể có thêm các giai đoạn như đoạn định hình, đoạn làm mềm và đoạn làm bền.
2. Nung nhiệt: Đây là quá trình đưa vật liệu vào nhiệt độ cao để làm cho cấu trúc của nó thay đổi. Nung nhiệt có thể được sử dụng để làm tăng độ mềm dẻo của vật liệu, tăng sự cứng và độ bền, tạo ra các cấu trúc tinh thể mới và loại bỏ các tác nhân gây mỏi và tác nhân ngoại lai khác.
3. Tôi luyện: Đây là quá trình làm nóng và làm nguội vật liệu ở một hoặc nhiều nhiệt độ quy định theo một lịch trình nhiệt chính xác. Tôi luyện thường được sử dụng để làm mềm và giảm độ cứng của các vật liệu như thép. Quá trình này cũng có thể tạo ra các cấu trúc tinh thể mới và cải thiện tính chịu mài mòn.
4. Gắn kết nhiệt: Đây là quá trình kết dính hai hoặc nhiều phần của vật liệu sử dụng nhiệt độ cao. Gắn kết nhiệt được thực hiện bằng cách đưa các phần của vật liệu vào tiếp xúc với nhau và nung chúng ở một nhiệt độ cao để làm cho chúng kết dính với nhau.
5. Làm mềm: Quá trình này nhằm làm giảm độ cứng và độ mỏi của vật liệu. Làm mềm thường được áp dụng trên các kim loại như nhôm, đồng hay thép để gia tăng tính dẻo và giảm độ cứng của chúng.
Mỗi phương pháp xử lý nhiệt sẽ có ứng dụng riêng tùy thuộc vào loại vật liệu, mục tiêu mong muốn và yêu cầu kỹ thuật cụ thể của từng ngành công nghiệp.
Danh sách công bố khoa học về chủ đề "xử lý nhiệt":
Kỹ thuật xử lý nhiệt nhanh (RTP) đã phát triển từ những nỗ lực nghiên cứu trong phòng thí nghiệm nhằm nhanh chóng làm nóng các mảnh vật liệu bán dẫn nhỏ bằng cách sử dụng laser xung hoặc quét, đến các thiết bị RTP sản xuất có năng suất cao có khả năng làm nóng nhanh chóng các đĩa silicon kích thước 8-inch lên trên 1000 độ C chỉ trong 10 giây. Hơn nữa, ứng dụng ban đầu của việc hồi phục hư hại do cấy ion đã mở rộng để bao gồm sự hình thành silicide, tái chảy oxit, hình thành tiếp xúc, kiểm soát gò (hillock) và gần đây là oxi hóa và nitride hóa. Gần một tá nhà cung cấp hiện nay sản xuất thiết bị RTP và người sử dụng tiềm năng phải tự trả lời câu hỏi - “Thiết bị nào là tốt nhất cho tôi?” Mối quan tâm chính của các nhà nghiên cứu đối với thiết bị RTP là tính linh hoạt và khả năng kiểm soát trong khi kỹ sư sản xuất muốn có tính đồng nhất, khả năng tái lập và năng suất hợp lý. Trong khi đó, nhà thiết kế thiết bị muốn một quá trình “an toàn” không có ô nhiễm hay các tác động xấu khác làm suy giảm thiết bị. Bài báo này sẽ tập trung vào những vấn đề này và các vấn đề khác liên quan đến việc sử dụng xử lý nhiệt nhanh từ quan điểm của người dùng, bao gồm một số suy nghĩ về hướng đi của RTP trong tương lai.
Ảnh hưởng của quá trình xử lý nhiệt độ nhanh (RTP) đến các giao diện SiO2/GaAs đã được nghiên cứu bằng kỹ thuật quang phổ electron Auger và quang phổ electron tia X. Các lớp SiO2 có độ dày 100, 175, 200 và 1250 nm đã được phủ lên các đế GaAs kiểu n loại (100) được trồng bằng phương pháp Czochralski trong môi trường lỏng thông qua phương pháp phun RF. RTP đã được thực hiện ở 800°C trong 6 giây. Để so sánh, quá trình xử lý bằng lò truyền thống (CFP) cũng đã được thực hiện ở 800°C trong 20 phút đối với vật liệu SiO2/GaAs dày 200 nm. Ga được quan sát trên bề mặt SiO2 ngoài cùng đối với cả mẫu RTP và CFP. Điều này cho thấy sự khuếch tán của Ga xảy ra chỉ sau 6 giây ở 800°C ngay cả khi thông qua các lớp SiO2 dày 1250 nm. Hồ sơ độ sâu của Ga cho thấy sự tích tụ của Ga trên bề mặt SiO2 ngoài cùng của cả mẫu RTP và CFP. Lượng Ga trên bề mặt ngoài từ từ tăng lên trong khoảng độ dày từ 1250 đến 175 nm. As cũng được quan sát trên bề mặt ngoài. Lượng Ga và As trên bề mặt ngoài nhanh chóng tăng lên ở độ dày 100 nm. Các bẫy electron trong các mẫu RTP đã được nghiên cứu bằng quang phổ độ trễ sâu. Các bẫy electron khác nhau được tạo ra trong GaAs bởi RTP giữa các lớp SiO2/GaAs dày 100 nm và 200 nm. Sự sản sinh các bẫy khác nhau bởi RTP được cho là có liên quan đến lượng mất mát của Ga và As qua các lớp SiO2 từ GaAs.
- 1
- 2
- 3
- 4
- 5
- 6
- 10