磁场退火生产取向硅钢
近年来，各种物理外场已经越来越多地应用到金属的凝固和热处理中，其中磁场退火在调控材料微观组织结构上的潜力便受到广泛关注。已有研究表明，在金属材料的制备过程中引入磁场热处理，可以在一定程度上影响其再结晶织构。
目前，磁场已经应用于硅钢的研究中，磁场退火可以使取向硅钢织构得到一定程度的改善。沙玉辉等沿轧向施加磁场，对取向硅钢薄带进行退火处理发现，磁场退火能显著增加对称轧制薄带的再结晶Goss织构组分，减少非对称轧制薄带的Goss织构组分。
Masahashi N等的研究结果表明，磁场退火可以强化冷轧Fe-3.25%Si中（0 0 1）晶向沿外磁场方向的分布，但对平均晶粒尺寸没有明显影响。
目前，对于磁场对取向硅钢织构的影响机理主要从以下2个方面进行分析：
( 1 ) 由于磁晶各向异性，取向硅钢（0 0 1）方向具有最大磁导率，故其磁晶各向异性能最低，即磁场导致的自由能增加最小，促进（0 0 1）晶向平行磁场方向的晶粒长大，从而得到较大的晶粒尺寸。
( 2 ) 磁场诱发产生的磁有序会阻碍原子扩散，进而降低了晶界的可动性，晶界可动性的降低将导致再结晶进程延迟，使原本不利的取向( 即非Goss组分) 获得较多的发展时间。
因此，磁场一方面通过磁晶各向异性能促进织构发展，另一方面通过降低晶界可动性促进非Goss织构发展。目前磁场对取向硅钢影响的研究尚待进一步开展，对磁场退火影响其再结晶机理的研究也有待于深入。
取向硅钢的退火技术根据取向硅钢的生产需要大致分为两种
普通取向硅钢带是指CGO 。CGO是1935年美国Armca 公司根据Goss专利技术开始组织生产的。该专利利用两阶段冷轧及高温退火，形成( 1 l 0 ) < 0 0 1 > 晶粒取向( 即Goss织构) 的硅钢片。
CGO的退火技术结合其生产分成4个独立阶段：第一阶段为一次冷轧后的中间退火。主要功能是消除应力、形成一次再结晶晶粒；第二阶段为二次冷轧后的脱碳退火。主要目的是脱碳；第三次退火为高温退火，进行二次再结晶、净化钢质和形成烧结硅酸镁底层；最后进行的热拉伸退火。完成烧结绝缘涂层、热拉伸平整，同时具有一定的消除应力、降低铁损的功能。
高磁感取向硅钢即Hi -B 。Hi -B是新日铁专利。于1968年正式生产后就开始陆续卖给世界各地。该专利的核心为A 1 N + M n S抑制剂和一次大压下率冷轧法。Hi -B的晶相结构比CGO具有更加完善的Goss织构。相比较CGO而言，其磁感应强度提高了1000高斯以上，导磁率约为3.5倍，磁致伸缩则小得多，约为1／2；另外，H i-B对应力的敏感性也大大降低。
H i-B的退火技术也分为四个独立阶段：第一阶段为常化退火，促进有利夹杂AlN的固溶析出；第二阶段为冷轧后连续退火，主要完成两个功能，其一为脱碳，另一个是完成初次再结晶，形成均匀细小的初次晶粒及少量的二次晶核；第三、四阶段分别为高温退火、热拉伸退火，其目的与CGO一致。
第27卷 第2期2006年2月 半 导 体 学 报 C HIN ES E J OU RNAL O F S EM ICON D U C TO RS V ol.27 N o.2 Feb.,2006 3国家重点基础研究发展规划(批准号:G2000068305),国家高技术研究发展规划(批准号:2001AA311110,2003AA311060,2004AA311080), 国家自然科学基金(批准号:6039072,60476030),国家杰出青年基金(批准号:60025411)和江苏省自然科学基金(批准号:B K2005210,B K2003203)资助项目 通信作者.Email :xzl @https://www.doczj.com/doc/3a11782337.html, 2005208224收到,2005210212定稿ν2006中国电子学会 In N 薄膜的退火特性 3 谢自力 张 荣 修向前 毕朝霞 刘 斌 濮 林 陈敦军 韩 平 顾书林 江若琏 朱顺明 赵 红 施 毅 郑有 (南京大学物理系江苏省光电功能材料重点实验室,南京 210093) 摘要:对InN 薄膜在氨气氛下的高温退火行为进行了研究.利用XRD ,S EM 和XPS 对样品进行了分析.结果表 明,InN 薄膜的结晶质量和表面形貌并不随退火温度单调变化.由于高温退火时N 原子的挥发,剩下的In 原子在样品表面聚集形成In 颗粒.当退火温度高于425℃时,In 原子的脱吸附作用增加,从而导致样品表面的In 颗粒在退火温度高于425℃时逐渐减少.XRD 和S EM 结果表明In 颗粒密度最高的样品具有最差的结晶质量.这种现象可能是由于In 颗粒隔离了其下面的InN 与退火气氛的接触,同时,金属In 和InN 结构上的差异也可能在InN 中导致了高密度的结构缺陷,从而降低了InN 薄膜的结晶质量. 关键词:InN ;热退火;X 射线衍射;扫描电子显微镜;X 射线光电子谱PACC :7360F ;7155;6820 中图分类号:TN30412+3 文献标识码:A 文章编号:025324177(2006)022******* 1 引言 在Ⅲ族氮化物半导体中,I nN 有其特殊的物理性质.例如,I nN 具有最小的电子有效质量,它决定了I nN 具有最高的峰值和饱和电子漂移速率.这使I nN 在高速、高频电子器件如高电子迁移率晶体管方面有着极为重要的应用价值.I nN 具有最小的禁带宽度(最新报道为017eV ),其和GaN 的合金I n x Ga 1-x N 的带隙宽度覆盖了从红外到紫外的波长范围.因此I n GaN 合金不仅可以用来做紫外和红外光电子器件,而且目前光纤通信中所应用的光学器件也有可能用I n GaN 合金来制备.另外,调节I n x Ga 1-x N 中的I n 组分可以用来制备不同禁带宽度的多结太阳能电池,其理论效率可达到70%以上.因此,I nN 作为Ⅲ族氮化物半导体中的一员,有 着重要的研究价值[1] .但是直到现在,对于I nN 材料的研究还不够充分,一些光电子参数比如光学常数、禁带宽度、载流子的有效质量和声子波数等都有待更精确地确定,这主要是因为高质量的I nN 薄膜很难制备[2]. 由于I nN 具有低的离解温度(≥600℃分解)要求低温生长,而作为氮源的N H 3的分解温度较高,在1000℃左右,这是I nN 生长的一对矛盾.其次,对 于I nN 材料生长缺少与之匹配的衬底材料.这就使 得高质量I nN 材料生长特别困难.因此I nN 材料的研究几乎没有取得什么进展.我们对I nN 材料的性质知之甚少[3,4]. 最近几年,由于科学技术的进步和发展,I nN 材料生长技术也越来越成熟.生长的I nN 材料中杂质也越来越少.特别是2002年,对I nN 材料本征能隙认识的新突破,对于纯度更纯的I nN 材料,其能隙是016～017eV ,而不是人们一直认为的119eV.这使得I nN 材料在微电子和光电子领域中的应用将有更好的表现.在国际上也因此掀起了一股I nN 材料的研究热潮.因而有必要对I nN 材料进行研究[5]. 本文对I nN 薄膜在氨气氛下的高温退火行为进行了研究.利用X RD ,S EM 和XPS 对样品进行了分析.结果表明,I nN 薄膜的结晶质量和表面形貌并不随退火温度单调变化.由于高温退火时N 原子的挥发,剩下的I n 原子在样品表面聚集形成I n 颗粒.当退火温度高于425℃时,I n 原子的脱吸附作用增加,从而导致样品表面的I n 颗粒逐渐减少.X 射线衍射(X RD )和电子显微镜(S EM )结果表明,I n 颗粒密度最高的样品具有最差的结晶质量.这种现象可能是由于I n 颗粒隔离了其下面的I nN 与退火气氛的接触,同时,金属I n 和I nN 结构上的差异也
三、简答题 1．简述哪些因素对钢材性能有影响？ 化学成分；冶金缺陷；钢材硬化；温度影响；应力集中；反复荷载作用。2．钢结构用钢材机械性能指标有哪几些？承重结构的钢材至少应保证哪几项指标满足要求？ 钢材机械性能指标有：抗拉强度、伸长率、屈服点、冷弯性能、冲击韧性； 承重结构的钢材应保证下列三项指标合格：抗拉强度、伸长率、屈服点。3．钢材两种破坏现象和后果是什么？ 钢材有脆性破坏和塑性破坏。塑性破坏前，结构有明显的变形，并有较长的变形持续时间，可便于发现和补救。钢材的脆性破坏，由于变形小并突然破坏，危险性大。 4．选择钢材屈服强度作为静力强度规范值以及将钢材看作是理想弹性一塑性材料的依据是什么？ 选择屈服强度f y 作为钢材静力强度的规范值的依据是：①他是钢材弹性及塑性工作的分界点，且钢材屈服后，塑性变开很大（2%~3%），极易为人们察觉，可以及时处理，避免突然破坏；②从屈服开始到断裂，塑性工作区域很大，比弹性工作区域约大200倍，是钢材极大的后备强度，且抗拉强度和屈服强度的比例又较 大（Q235的f u /f y ≈1.6~1.9）,这二点一起赋予构件以f y 作为强度极限的可靠安 全储备。 将钢材看作是理想弹性—塑性材料的依据是：①对于没有缺陷和残余应力影响的 试件，比较极限和屈服强度是比较接近（f p =(0.7~0.8)f y ），又因为钢材开始屈服 时应变小（ε y ≈0.15%）因此近似地认为在屈服点以前钢材为完全弹性的，即将屈服点以前的б-ε图简化为一条斜线；②因为钢材流幅相当长（即ε从0.15%到2%~3%），而强化阶段的强度在计算中又不用，从而将屈服点后的б-ε图简化为一条水平线。 5．什么叫做冲击韧性？什么情况下需要保证该项指标？ 韧性是钢材抵抗冲击荷载的能力，它用材料在断裂时所吸收的总能量(包括弹性和非弹性能)来度量，韧性是钢材强度和塑性的综合指标。在寒冷地区建造的结构不但要求钢材具有常温(℃ 20)冲击韧性指标，还要求具有负温(℃ 0、℃ 20 -或℃ 40 -)冲击韧性指标。
1．简述影响钢材性能的主要因素有哪些？ （1）化学成分；（2）冶金缺陷；（3）钢材硬化；（4）温度影响 （5）应力集中；（6）反复荷载作用。 2．简述普通受剪螺栓连接的破坏形式有哪些种类？ （1）螺栓杆被剪断；（2）挤压破坏；（3）板件被拉断； （4）板件端部剪切破坏。 3．梁腹板加劲肋的配置规定是什么？ （1）当 w t h 0≤y f 23580 时，按构造配置加劲肋。 （2）当w t h 0>y f 23580时，按计算配置加劲肋。 （3）当w t h 0>y f 235170时，应配置纵横向加劲肋。 （4）梁的支座和上翼缘受有较大固定集中荷载处宜设置支承加劲肋。 4．简述角焊缝的焊脚尺寸为什么既不能太大也不能太小? 为了避免焊缝区的基本金属过热，减少焊件的焊接残余应力和残余变形，角焊缝的焊脚尺寸不宜过大；另外角焊缝的焊脚尺寸不宜过小，否则焊缝因输入能过小，而焊件厚度较大，以致施焊时冷却速度过快，产生的淬硬组织，导致母材开裂 5．解释下列符号的含义？ （1）Q345—BF （2）L100×80×8 Q 代表屈服点的字母 L 代表角钢 235代表屈服点 100代表长边宽 B 代表质量等级 80代表短边宽 F 代表沸腾钢 8代表厚度 1、简述普通受剪螺栓连接的破坏形式有哪些种类？如何避免？（6分）
（1）螺栓杆被剪断；（2）挤压破坏；（3）板件被拉断；（4）板件端部剪切破坏；（5）栓杆受弯破坏 （1）通过计算保证螺栓抗剪（2）通过计算保证螺栓抗挤压（3）通过计算保证板件有足够的拉压强度（属于构件的强度计算）（4）螺栓端距≥2d0 ——避免钢板被拉豁 2、螺栓在构件上的排列有几种形式？应满足什么要求？最小的栓距和端距分别是多少？（6分） 螺栓在构件上的排列有两种形式：并列和错列。 应满足三方面要求：①受力要求②施工要求③构造要求 最小的栓距为03d ，最小的端距为02d 3、为保证梁腹板的局部稳定，应按哪些规定配置加劲肋？（6分） ①当 y w f t h 23580 ≤时，应按构造配置横向加劲肋； ②当y w y f t h f 235170 23580 ≤< 时，应按计算配置横向加劲肋； ③ y w f t h 235170 >，应配置横向加劲肋和纵向加劲肋； ④梁的支座处和上翼缘受有较大固定集中荷载处设支承加劲肋 4、图示实腹式轴压柱截面，柱长细比 5855＝，＝λλ Y x ,钢材Q345，试判断该柱腹板的局部稳定有无 保证？如无保证应采取何种措施（至少回答出二种方法）？（7分） 腹板高厚比为： 该柱腹板的局部稳定无保证。 采取的措施：①可加大腹板厚度； ②可设置纵向加劲肋。 1、高强螺栓连接有几种类型？其性能等级分哪几级？ 并解释符号的含义。 高强螺栓连接有两种类型：摩擦型连接和承压型连接。 高强螺栓性能等级分8.8级和10.9级。 2d 57 .44345 235) 585.025(33.5863500=?+>==w h
离子注入和快速退火工艺 离子注入是一种将带电的且具有能量的粒子注入衬底硅的过程。注入能量介于1keV到1MeV之间，注入深度平均可达10nm~10um，离子剂量变动范围从用于阈值电压调整的1012/cm3到形成绝缘层的1018/cm3。相对于扩散工艺，离子注入的主要好处在于能更准确地控制杂质掺杂、可重复性和较低的工艺温度。 高能的离子由于与衬底中电子和原子核的碰撞而失去能量，最后停在晶格内某一深度。平均深度由于调整加速能量来控制。杂质剂量可由注入时监控离子电流来控制。主要副作用是离子碰撞引起的半导体晶格断裂或损伤。因此，后续的退化处理用来去除这些损伤。 1 离子分布 一个离子在停止前所经过的总距离，称为射程R。此距离在入射轴方向上的
投影称为投影射程Rp。投影射程的统计涨落称为投影偏差σp。沿着入射轴的垂直的方向上亦有一统计涨落，称为横向偏差σ┷。 下图显示了离子分布，沿着入射轴所注入的杂质分布可以用一个高斯分布函数来近似： S为单位面积的离子注入剂量，此式等同于恒定掺杂总量扩散关系式。沿x 轴移动了一个Rp。回忆公式: 对于扩散，最大浓度为x＝0；对于离子注入，位于Rp处。在（x－Rp）＝±σp处，离子浓度比其峰值降低了40%。在±2σp处则将为10%。在±3σp处为1%。在±4σp处将为0.001%。沿着垂直于入射轴的方向上，其分布亦为高斯分布，可用: 表示。因为这种形式的分布也会参数某些横向注入。 2 离子中止 使荷能离子进入半导体衬底后静止有两种机制。 一是离子能量传给衬底原子核，是入射离子偏转，也使原子核从格点移出。设E是离子位于其运动路径上某点x处的能量，定义核原子中止能力：
钢材性能有影响？ 1．化学成分；冶金缺陷；钢材硬化；温度影响；应力集中；反复荷载作用。2．钢结构用钢材机械性能指标有哪几些？承重结构的钢材至少应保证哪几项指标满足要求？ 钢材机械性能指标有：抗拉强度、伸长率、屈服点、冷弯性能、冲击韧性； 承重结构的钢材应保证下列三项指标合格：抗拉强度、伸长率、屈服点。3．钢材两种破坏现象和后果是什么？ 钢材有脆性破坏和塑性破坏。塑性破坏前，结构有明显的变形，并有较长的变形持续时间，可便于发现和补救。钢材的脆性破坏，由于变形小并突然破坏，危险性大。 4．选择钢材屈服强度作为静力强度标准值以及将钢材看作是理想弹性一塑性材料的依据是什么？ 选择屈服强度f y 作为钢材静力强度的标准值的依据是：①他是钢材弹性及塑性工作的分界点，且钢材屈服后，塑性变开很大（2%~3%），极易为人们察觉，可以及时处理，避免突然破坏；②从屈服开始到断裂，塑性工作区域很大，比弹性工作区域约大200倍，是钢材极大的后备强度，且抗拉强度和屈服强度的比例又较 大（Q235的f u /f y ≈1.6~1.9）,这二点一起赋予构件以f y 作为强度极限的可靠安 全储备。 将钢材看作是理想弹性—塑性材料的依据是：①对于没有缺陷和残余应力影响的 试件，比较极限和屈服强度是比较接近（f p =(0.7~0.8)f y ），又因为钢材开始屈服 时应变小（ε y ≈0.15%）因此近似地认为在屈服点以前钢材为完全弹性的，即将屈服点以前的б-ε图简化为一条斜线；②因为钢材流幅相当长（即ε从0.15%到2%~3%），而强化阶段的强度在计算中又不用，从而将屈服点后的б-ε图简化为一条水平线。 5．什么叫做冲击韧性？什么情况下需要保证该项指标？ 韧性是钢材抵抗冲击荷载的能力，它用材料在断裂时所吸收的总能量(包括弹性和非弹性能)来度量，韧性是钢材强度和塑性的综合指标。在寒冷地区建造的结构不但要求钢材具有常温(℃ 20)冲击韧性指标，还要求具有负温(℃ 0、℃ 20 -或℃ 40 -)冲击韧性指标。 6．为什么薄钢板的强度比厚钢板的强度高(或钢材的强度按其厚度或直径分
第26卷 第12期2005年12月 半 导 体 学 报 CHIN ESE J OURNAL OF SEMICONDUCTORS Vol.26 No.12 Dec.,2005 Received 10J une 2005 Ζ2005Chinese Institute of Electronics E ffect of Therm al Annealing on Characteristics of Polycrystalline Silicon Ren Bingyan 1,Gou Xianfang 1,2,Ma Lifen 1,2,Li Xudong 2,Xu Ying 2,and Wang Wenjing 2 (1Semiconductor Research I nstit ute ,Hebei Uni versit y of Technolog y ,Tianj in 300130,China ) (2B ei j ing S olar Energ y Research I nstit ute ,Bei j i ng 100083,China ) Abstract :Oxygen and carbon behaviors and minority 2carrier lifetimes in multi 2crystalline silicon (mc 2Si )used for solar cells are investigated by FTIR and QSSPCD before and after annealing at 750～1150℃in N 2and O 2ambient.For comparison ,the annealing of CZ silicon with nearly the same oxygen and carbon concentrations is also carried out under the same conditions.The results reveal that the oxygen and carbon concentrations of mc 2Si and CZ 2Si have a lesser decrease ,which means oxygen precipitates are not generated ,and grain boundaries in mc 2Si do not affect car 2bon behavior.Bulk lifetime of mc 2Si increases in N 2and O 2ambient at 850,950,and 1150℃,and the lifetime of mc 2Si wafers annealed in O 2are higher than those annealed in N 2,which shows that a lot of impurities in mc 2Si at high temperature annealing diff use to grain boundaries ,greatly reducing recombination centers.Interstitial Si atoms filling vacancies or recombination centers increases lifetime.K ey w ords :polycrystalline silicon ;oxygen ;lifetime EEACC :2520C C LC number :TN30411+2 Document code :A Article I D :025324177(2005)1222294204 1 Introduction Polycrystalline Si wafers have become preva 2lent in t he recent p hotovoltaic market.However ,t hey need f urt her quality imp rovement for highly efficient ,low 2co st solar cells.First we must under 2stand t he behaviors of imp urities and defect s in t he polycrystalline Si wafers in more detail.Because t here are grain boundaries and more imp urities and defect s ,mc 2Si material has more complicated p hysi 2cal behavior in high temperat ure annealing t han mono 2crystalline silicon.Oxygen in mc 2Si is a very important imp urity t hat affect s t he elect rical and mechanical properties of silicon material during heat t reat ment s [1].However ,t he formation of oxy 2gen precipitates ,t he variety of minor carrier life 2times ,and t he influence of t he annealing ambient are less investigated for polycrystalline silico n solar cells.In t his paper ,t he effect s of t hermal annealing on oxygen behavior and carrier lifetimes for poly 2crystalline Si wafers are investigated. 2 Experiment The polycrystalline Si wafers provided by Ba 2yer Solar Corporation in t his experiment were p 2 type ,019Ω?cm ,and 285 μm t hick.The interstitial oxygen and substit ute carbon concent rations of t he samples were 813×1017and 2×1017cm -3,respec 2tively.For comparison ,p 2type CZ 2Si samples wit h 〈100〉orientation ,1～3Ω?cm ,a t hickness of 330 μm ,and almost t he same oxygen concent ration were also st udied.The samples were cleaned wit h chemical solution ,and Si oxide was removed in an HF (10%)solution.Then t hey were subjected to heat t reat ment at 1260℃for 1h in N 2ambient so as to eliminate t he influence of t hermal history before
钢结构焊接规范 钢结构从下料、组对、焊接、检验等工艺 钢结构手工电弧焊焊接施工工艺标准 依据标准： 《建筑工程施工质量验收统一标准》GB50300-2001 《钢结构工程施工质量验收规范》GB50205-2001 《钢焊缝手工超声波探伤方法和探伤结果分级法》GB11345 《钢熔化焊对接接头射线照相和质量分级》GB3323 《焊接球节点钢网架焊缝超声波探伤方法及质量分级法》JBJ/T3034.1 《螺栓球节点钢网架焊缝超声波探伤方法及质量分级法》JBJ/T3034.2 《建筑钢结构焊接技术规程》JGJ81 1、范围 本工艺标准适用于一般工业与民用建筑工程中钢结构制作与安装手工电弧焊焊接工程。 2、施工准备 2.1材料及主要机具 2.1.1电焊条：其型号按设计要求选用，必须有质量证明书。按要求施焊前经过烘焙。严禁使用药皮脱落、焊芯生锈的焊条。设计无规定时，焊接Q235 钢时宜选用E43系列碳钢结构焊条；焊接16Mn钢时宜选用E50系列低合金结构钢焊条；焊接重要结构时宜采用低氢型焊条（碱性焊条）。
按说明书的要求烘焙后，放入保温桶内，随用随取。酸性焊条与碱性焊条不准混杂使用。 2.1.2引弧板：用坡口连接时需用弧板，弧板材质和坡口型式应与焊件相同。 2.1.3主要机具：电焊机（交、直流）、焊把线、焊钳、面罩、小锤、焊条烘箱、 焊条保温桶、钢丝刷、石棉条、测温计等。 2.2作业条件 2.2.1熟悉图纸，做焊接工艺技术交底。 2.2.2施焊前应检查焊工合格证有效期限，应证明焊工所能承担的焊接工作。 2.2.3现场供电应符合焊接用电要求。 2.2.4环境温度低于0℃，对预热，后热温度应根据工艺试验确定。 3、操作工艺 3.1工艺流程： 作业准备→电弧焊接（平焊、立焊、横焊、仰焊）→焊缝检查。3.2钢结构电弧焊接 3.2.1平焊 3.2.1.1选择合格的焊接工艺，焊条直径，焊接电流，焊接速度，焊接电弧长度等，通过焊接工艺试验验证。 3.2.1.2清理焊口：焊前检查坡口、组装间隙是否符合要求，定位焊是否牢固，焊缝周围不得有油污、锈物。 3.2.1.3烘焙焊条应符合规定的温度与时间，从烘箱中取出的焊条，
2.3影响钢材力学性能的因素 影响钢材力学性能的因素有： 化学成分冶金和轧制过程时效冷作硬化温度 应力集中和残余应力复杂应力状态 1.化学成分 钢的基本元素为铁（Fe），普通碳素钢中占99%，此外还有碳（C）、硅（Si）、锰（Mn）等杂质元素，及硫（S）、磷（P）、氧（O）、氮（N）等有害元素，这些总含量约1%，但对钢材力学性能却有很大影响。 碳：除铁以外最主要的元素。碳含量增加，使钢材强度提高，塑性、韧性，特别是低温冲击韧性下降，同时耐腐蚀性、疲劳强度和冷弯性能也显著下降，恶化钢材可焊性，增加低温脆断的危险性。一般建筑用钢要求含碳量在0.22%以下，焊接结构中应限制在 0.20%以下。 硅：作为脱氧剂加入普通碳素钢。适量硅可提高钢材的强度，而对塑性、冲击韧性、冷弯性能及可焊性无显著的不良影响。一般镇静钢的含硅量为0.10%～0.30%，含量过高（达1%），会降低钢材塑性、冲击韧性、抗锈性和可焊性。 锰：是一种弱脱氧剂。适量的锰可有效提高钢材强度，消除硫、氧对钢材的热脆影响，改善钢材热加工性能，并改善钢材的冷脆倾向，同时不显著降低钢材的塑性、冲击韧性。 普通碳素钢中锰的含量约为0.3%～0.8%。含量过高（达1.0%～1.5%以上）使钢材变脆变硬，并降低钢材的抗锈性和可焊性。 硫：有害元素。引起钢材热脆，降低钢材的塑性、冲击韧性、疲劳强度和抗锈性等。一般建筑用钢含硫量要求不超过0.055%，在焊接结构中应不超过0.050%。 磷：有害元素。虽可提高强度、抗锈性，但严重降低塑性、冲击韧性、冷弯性能和可焊性，
尤其低温时发生冷脆，含量需严格控制，一般不超过0.050%，焊接结构中不超过 0.045%。 氧：有害元素。引起热脆。一般要求含量小于0.05%。 氮：能使钢材强化，但显著降低钢材塑性、韧性、可焊性和冷弯性能，增加时效倾向和冷脆性。一般要求含量小于0.008%。 为改善钢材力学性能，可适量增加锰、硅含量，还可掺入一定数量的铬、镍、铜、钒、钛、铌等合金元素，炼成合金钢。钢结构常用合金钢中合金元素含量较少，称为普通低合金钢。 2.冶金轧制过程 ?按炉种分： 结构用钢我国主要有三种冶炼方法：碱性平炉炼钢法、顶吹氧气转炉炼钢法、碱性侧吹转炉炼钢法。 平炉钢和顶吹转炉钢的力学性能指标较接近，而碱性侧吹转炉钢的冲击韧性、可焊性、时效性、冷脆性、抗锈性能等都较差，故这种炼钢法已逐步淘汰。 ?按脱氧程度分： 沸腾钢、镇静钢和半镇静钢。 沸腾钢脱氧程度低，氧、氮和一氧化碳气体从钢液中逸出，形成钢液的沸腾。沸腾钢的时效、韧性、可焊性较差，容易发生时效和变脆，但产量较高、成本较低；半镇静钢脱氧程度较高些，上述性能都略好；而镇静钢的脱氧程度最高，性能最好，但产量较低，成本较高。 3.其他因素 时效
包钢无取向硅钢生产线生产工艺解析 硅钢是指含硅量在0. 5% ～ 4. 5% 左右的硅铁合金，是电力、电子和军事行业不可缺少的重要软磁合金，被称为钢铁产品中的“艺术品”。 经过对包钢薄板厂20万t硅钢生产工艺的探索与总结,钢板清洗质量、退火炉退火温度、涂覆膜厚度等因素,是影响硅钢成品性能的关键因素.优化前清洗段的清洗质量是降低炉辊结瘤概率的有效手段.保证退火炉的退火温度在750~950℃是细化钢板晶粒,调整组织,消除组织缺陷的核心工艺.涂覆膜均匀、厚度合理,保证在3.2~3.5 g/m2,是确保硅钢片免受各种腐蚀介质的侵蚀的重要措施。 1、硅钢生产工序 铁水预脱硫处理→转炉冶炼→ＲH 处理→薄板坯连铸连轧→酸洗→冷轧→连续退火→涂层→卷取( 取样检验) →包装出厂 在硅钢生产末段，即退火、涂层段，是直接决定硅钢成品的性能好坏及成品等级的阶段，如何管控好相应的工艺变得尤为重要。 2、退火涂层工艺解析 2.1 前清洗段 硅钢生产线主要控制的是退火与涂层两部分。然而，在冷轧原料进入退火炉退火前，由于生产环境的不同，硅钢原料表面不可避免的包含一些污染物，这些污物主要包括：轧制过程中残留的乳化液、润滑油和铁粉，以及在冷硬卷存放过程中产生的锈和落上的尘土。因此，必须对板带进行清洗，否则将严重影响最终成品表面质量，从而影响成品等级。 硅钢生产线在退火炉前专门设置了前清洗段，并且针对不同性质的杂质，设计不同种类的清洗介质，做到对症下药，有的放矢。 硅钢线前清洗段的清洗结构与清洗原因如下所述：前清洗段的布置结构依次为：碱浸洗段、碱刷洗段、电解清洗段、水刷洗段、水浸洗段、水漂洗段。各段针对不同性质的杂质，分类清洗，主要清洗原理是： (1) 乳化液、润滑油：利用清洗液中NaOH的皂化反应初步去除板面上植物性油脂，在利用活性剂成分初步去除板面上的矿物性油脂。结合刷洗和电解清洗深层次去除钢带表面的油脂。 (2) 铁粉：利用刷洗初步去除钢带外层的铁粉，利用电解清洗深层次去除钢带表面的铁粉。 (3) 锈：钢带表面的粘附的铁锈颗粒可以经刷洗去除。 (4) 尘土：可经脱脂清洗去除。 (5) 经过前清洗段对板带各种类型的冲洗，原板污物绝大多数已经清洗干净，能够满足后续生产工艺的要求。 2.2 连续退火 退火是一种金属热处理工艺，指的是将金属缓慢加热到一定温度，保持足够时间，然后以适宜速度冷却。目的是降低硬度，改善切削加工性；消除残余应力，稳定尺寸，减少变形与裂
钢结构考试简答题答案 1.钢结构具有哪些特点？ 答：钢结构具有的特点：1钢材强度高，结构重量轻2钢材内部组织比较均匀，有良好的塑性和韧性3钢结构装配化程度高，施工周期短4钢材能制造密闭性要求较高的结构5钢结构耐热，但不耐火6钢结构易锈蚀，维护费用大。 2.钢结构的合理应用范围是什么？ 答：钢结构的合理应用范围：1重型厂房结构2大跨度房屋的屋盖结构3高层及多层建筑4轻型钢结构5塔桅结构6板壳结构7桥梁结构8移动式结构 3.钢结构对材料性能有哪些要求？ 答：钢结构对材料性能的要求：1较高的抗拉强度fu和屈服点fy2较好的塑性、韧性及耐疲劳性能3良好的加工性能 4.钢材的主要机械性能指标是什么？各由什么试验得到？ 答：钢材的主要机械性能指标是屈服点、抗拉强度、伸长率、冲击韧性、冷弯性能。其中屈服点、抗拉强度和伸长率由一次静力单向均匀拉伸试验得到；冷弯性能是由冷弯试验显示出来；冲击韧性是由冲击试验使试件断裂来测定。 5.影响钢材性能的主要因素是什么？ 答：影响钢材性能的主要因素有：1化学成分2钢材缺陷3冶炼，浇注，轧制4钢材硬化5温度6应力集中7残余应力8重复荷载作用 6.什么是钢材的疲劳？影响钢材疲劳的主要因素有哪些？ 答：钢材在连续反复荷载作用下，当应力还低于钢材的抗拉强度，甚至还低于屈服点时也会发生断裂破坏，这种现象称为钢材的疲劳或疲劳破坏。影响钢材疲劳的主要因素是应力集中、应力幅（对焊接结构）或应力比（对非焊接结构）以及应力循环次数。 7.选用钢材通常应考虑哪些因素？ 答：选用钢材通常考虑的因素有：1结构的重要性2荷载特征3连接方法4结构的工作环境温度5结构的受力性质 8.钢结构有哪些连接方法？各有什么优缺点？ 答：钢结构常用的连接方法有：焊接连接、铆钉连接和螺栓连接三种。 焊接的优点：1不需打孔，省工省时；2任何形状的构件可直接连接，连接构造方便；3气密性、水密性好，结构刚度较大，整体性能较好 9.焊缝可能存在的缺陷有哪些？ 答：焊缝可能存在的缺陷有裂纹、气孔、夹碴、烧穿、咬边、未焊透、弧坑和焊瘤。 10.焊缝的质量级别有几级？各有哪些具体检验要求？ 答：焊缝质量分为三个等级。三级质量检查只对全部焊缝进行外观缺陷及几何尺寸检查，其外观可见缺陷及几何尺寸偏差必须符合三级合格标准要求；二级质量检查除对外观进行检查并达到二级质量合格标准外，还需用超声波或射线探伤20％焊缝，达到B级检验Ⅲ级合格要求；一级质量检查除外观进行检查并符合一级合格标准外，还需用超声波或射线对焊缝100％探伤，达到B级检验Ⅱ级合格要求； 11.对接焊缝的构造要求有哪些？ 答：对接焊缝的构造要求有： 1一般的对接焊多采用焊透缝，只有当板件较厚，内力较小，且受静载作用时，可采用未焊透的对接缝。 2为保证对接焊缝的质量，可按焊件厚度不同，将焊口边缘加工成不同形式的坡口。 3起落弧处易有焊接缺陷，所以要用引弧板。但采用引弧板施工复杂，因此除承受动力荷载外，一般不用引弧板，而是计算时为对接焊缝将焊缝长度减2t（t 为较小焊件厚度）。 4对于变厚度（或变宽度）板的对接，在板的一面（一侧）或两面（两侧）切成坡度不大于1:2.5的斜面，避免应力集中。 5当钢板在纵横两方向进行对接焊时，焊缝可采用十字形或T形交叉对接，当用T形交叉时，交叉点的间距不得小于200mm。 12.角焊缝的计算假定是什么？角焊缝有哪些主要构造要求？ 答：角焊缝的计算假定是：1破坏沿有效载面；2破坏面上应力均匀分布。 13.焊接残余应力和焊接残余变形是如何产生的？焊接残余应力和焊接残余变形对结构性能有何影响？减少焊接残余应力和焊接残余变形的方法有哪些？答：钢材在施焊过程中会在焊缝及附近区域内形成不均匀的温度场，在高温区产生拉应力，低温区产生相应的压应力。在无外界约束的情况下，焊件内的拉应力和压应力自相平衡。这种应力称焊接残余应力。随焊接残余应力的产生，同时也会出现不同方向的不均匀收缩变形，称为焊接残余变形。 焊接残余应力的影响：1对塑性较好的材料，对静力强度无影响；2降低构件的刚度；3降低构件的稳定承载力；4降低结构的疲劳强度；5在低温条件下承载，加速构件的脆性破坏。 焊接残余变形的影响：变形若超出了施工验收规范所容许的范围，将会影响结构的安装、正常使用和安全承载；所以，对过大的残余变形必须加以矫正。 减少焊接残余应力和变形的方法： 1.合理设计:选择适当的焊脚尺寸、焊缝布置应尽可能对称、进行合理的焊接工艺设计，选择合理的施焊顺序。 2.正确施工：在制造工艺上，采用反变形和局部加热法；按焊接工艺严格施焊，避免随意性；尽量采用自动焊或半自动焊，手工焊时避免仰焊。 14.普通螺栓连接和摩擦型高强度螺栓连接，在抗剪连接中，它们的传力方式和破坏形式有何不同？答：普通螺栓连接中的抗剪螺栓连接是依靠螺栓抗剪和孔壁承压来传递外力。当受剪螺栓连接在达到极限承载力时，可能出现五种破坏形式，即螺栓被剪断、孔壁被挤压坏、构件被拉断、构件端部被剪坏和螺栓弯曲破坏。 高强螺栓连接中的抗剪螺栓连接时，通过拧紧螺帽使螺杆产生预拉力，同时也使被连接件接触面相互压紧而产生相应的摩擦力，依靠摩擦力来传递外力。它是以摩擦力刚被克服，构件开始产生滑移做为承载能力的极限状态。 15.螺栓的排列有哪些构造要求？ 答：螺栓排列的构造要求： 1受力要求:端距限制—－防止孔端钢板剪断，≥2do；螺孔中距限制—限制下限以防止孔间板破裂即保证≥3do，限制上限以防止板间翘曲。 2构造要求:防止板翘曲后浸入潮气而腐蚀，限制螺孔中距最大值。 3施工要求:为便于拧紧螺栓，宜留适当间距。 16.普通螺栓抗剪连接中，有可能出现哪几种破坏形式？具体设计时，哪些破坏形式是通过计算来防止的？哪些是通过构造措施来防止的？如何防止？ 答：普通螺栓抗剪连接中的五种破坏形式：螺栓被剪断、孔壁被挤压坏、构件被拉断、构件端部被剪坏和螺栓弯曲破坏。以上五种可能破坏形式的前三种，可通过相应的强度计算来防止，后两种可采取相应的构件措施来保证。一般当构件上螺孔的端距大于2d0时，可以避免端部冲剪破坏；当螺栓夹紧长度不超过其直径的五倍，则可防止螺杆产生过大的弯曲变形。 17.高强度螺栓的8.8级和10.9级代表什么含义？ 答：级别代号中，小数点前的数字是螺栓材料经热处理后的最低抗拉强度，小数点后数字是材料的屈强比（fy/fu ）。 8.8级为：fu≥800N/mm2，fy/fu=0.8 10.9级为：fu ≥ 1000N/mm2，fy/fu=0.9 18.轴心压杆有哪些屈曲形式？ 答：受轴心压力作用的直杆或柱，当压力达到临界值时，会发生有直线平衡状态转变为弯曲平衡状态变形分枝现象，这种现象称为压杆屈曲或整体稳定，发生变形分枝的失稳问题称为第一类稳定问题。由于压杆截面形式和杆端支承条件不同，在轴心压力作用下可能发生的屈曲变形有三种形式，即弯曲屈曲、扭转屈曲和弯扭屈曲。 19.在考虑实际轴心压杆的临界力时应考虑哪些初始缺陷的影响？ 答：在考虑实际轴心压杆的临界力时应考虑残余应力的影响、初弯曲和初偏心的影响、杆端约束的影响。 20.在计算格构式轴心受压构件的整体稳定时，对虚轴为什么要采用换算长细比？ 答：格构式轴心受压构件一旦绕虚轴失稳，截面上的横向剪力必须通过缀材来传递。但因缀材本身比较柔细，传递剪力时所产生的变形较大，从而使构件产生较大的附加变形，并降低稳定临界力。所以在计算整体稳定时，对虚轴要采用换算长细比（通过加大长细比的方法来考虑缀材变形对降低稳定临界力的影响） 21.什么叫钢梁丧失整体稳定？影响钢梁整体稳定的主要因素是什么？提高钢梁整体稳定的有效措施是什么？ 答：钢梁在弯矩较小时，梁的侧向保持平直而无侧向变形；即使受到偶然的侧向干扰力，其侧向变形也只是在一定的限度内，并随着干扰力的除去而消失。但当弯矩增加使受压翼缘的弯曲压应力达到某一数值时，钢梁在偶然的侧向干扰力作用下会突然离开最大刚度平面向侧向弯曲，并同时伴随着扭转。这时即使除去侧向干扰力，侧向弯扭变形也不再消失，如弯矩再稍许增大，则侧向弯扭变形迅速增大，产生弯扭屈曲，梁失去继续承受荷载的能力，这种现象称为钢梁丧失整体稳定。 影响钢梁整体稳定的主要因素有：荷载类型、荷载作用点位置、梁的截面形式、侧向支承点的位置和距离、梁端支承条件。 提高钢梁整体稳定性的有效措施是加强受压翼缘、增加侧向支承点 22.什么叫钢梁丧失局部稳定？怎样验算组合钢梁翼缘和腹板的局部稳定？ 答：在钢梁中，当腹板或翼缘的高厚比或宽厚比过大时，就有可能在梁发生强度破坏或丧失整体稳定之前，组成梁的腹板或翼缘出现偏离其原来平面位置的波状屈曲，这种现象称为钢梁的局部失稳。 23.压弯构件的整体稳定计算与轴心受压构件有何不同？ 答：可见，压弯构件的整体稳定计算比轴心受压构件要复杂。轴心受压构件在确定整体稳定承载能力时，虽然也考虑了初弯曲、初偏心等初始缺陷的影响，将其做为压弯构件，但主要还是承受轴心压力，弯矩的作用带有一定的偶然性。对压弯构件而言，弯矩却是和轴心压力一样，同属于主要荷载。弯矩的作用不仅降低了构件的承载能力，同时使构件一经荷载作用，立即产生挠曲，但其在失稳前只保持这种弯曲平衡状态，不存在达临界力时才突然由直变弯的平衡分枝现象，故压弯构件在弯矩作用平面内的稳定性属于第二类稳定问题，其极限承载力应按最大强度理论进行分析。 24.压弯构件的局部稳定计算与轴心受压构件有何不同？ 答：局部稳定性属于平板稳定问题，应应用薄板稳定理论，通过限制翼缘和腹板的宽厚比所保证的。确定限值的原则：组成构件的板件的局部失稳应不先于构件的整体稳定失稳，或者两者等稳。轴心受压构件中，板件处于均匀受压状态；压弯构件中，板件处于多种应力状态下，其影响因素有板件的形状和尺寸、支承情况和应力状况（弯曲正应力、剪应力、局部压应力等的单独作用和各种应力的联合作用），弹性或弹塑性性能，同时还有在腹板屈曲后强度的利用问题
收稿日期:2011 04 05 作者简介:王 铎(1978-),男,汉族,吉林长春人,福建江夏学院助教,硕士,主要从事光电晶体方向研究,E mail:qglpw d@163. com. 第32卷第3期 长春工业大学学报(自然科学版) Vo l 32N o.32011年06月 Jour nal of Chang chun U niver sity o f T echnolog y (N atur al Science Edition) Jun 2011 熔融法蓝宝石晶体退火特性研究 王 铎 (福建江夏学院工商管理系,福建福州 350007) 摘 要:研究了蓝宝石( A l 2O 3)晶体热退火前后光学均匀性的变化,发现适当温度下退火可以降低晶体的内应力,提高晶体质量,从而提高晶体的光学均匀性。结果表明,采用自制内绕式钼丝炉在1890 下退火即可有效消除部分内应力,晶体经任意切割均无出现炸裂现象。 关键词:蓝宝石晶体;热处理;钼丝炉;内应力 中图分类号:O782 文献标志码:A 文章编号:1674 1374(2011)03 0296 04 Annealing properties of sapphire crystal with melting method WANG Duo (Department of Busin ess Administration,Fujian In stitute Jiangxia,Fuzh ou 350007,China) Abstract:T he optical ho mog eneity of the sapphir e ( A l 2O 3)crystals is studied before and after the annealing pro cess.It is found that the internal stress of the crystal can be reduced at an appropriate annealing temperature so that bo th the cr ystal quality and the optical homog eneity are improved.The results show that par t of the internal stress can be elim inated at 1890 w ith a self made moly bdenum w ire w o und furnace for annealing ,and no burst pheno menon appear s w hen the crystal is cut. Key words:sapphir e;therm al annealing;mo lybdenum filam ent fur nace;internal stress. 0 引 言 蓝宝石单晶(又称白宝石或刚玉)是一种简单的配位型氧化物晶体[1] ,也是一种优秀的多功能材料,具有一系列独特的物理化学性能[2 3] 。它的 介电常数小、介质损耗低,具有良好的电绝缘性和 耐各种射线能力。 蓝宝石晶体作为一种优良的透波材料,在紫外、可见光、红外波段、微波都具有良好的透过率,可以满足多模式复合制导(电视、红外成像、雷达 等)的要求,因而常被用作红外军事装置和高强度激光器的窗口材料,广泛应用于工业、国防和科研等多个领域;蓝宝石晶体也是目前发蓝、白光二极管(LED)[4 6]和蓝光激光器(LD)的首选基片材料。超高亮度蓝、白光LED 的品质取决于氮化镓(GaN)薄膜与所用基片间的晶格匹配度,c 面蓝宝石单晶与 族和 族沉积薄膜之间的晶格失配率小,同时符合镀膜过程中的高温要求,使得蓝宝石晶片成为制作蓝、白光LED 的关键材料。目前超过80%的主流LED 基板供应商仍是
传统的时效方法有：热时效、振动时效、自然时效、静态过载时效、热冲击时效等。 机架焊接焊接后进行去应力处理，有自然时效处理（时间长，去应力不彻底，）、震动时效（效率高，费用低，只能去除焊接应力的70%左右）人工加热时效（时间短费用较高，能100%去除焊接应力，同时能进行去氢处理）。 在冷热加工过程中，产生残余应力，高者在屈服极限附近。构件中的残余应力大多数表现出很大的有害作用；如降低构件的实际强度，降低疲劳极限，造成应力腐蚀和脆性断裂。并且由于残余应力的松弛，使零件产生翘曲，大大的影响了构件的尺寸精度。因此降低构件的残余应力，是十分必要的。 采用大型燃油退火炉，进行机架焊后退火处理。采用多点加热、多点温度控制方式，温控采用热电偶自动控制仪表控制加热，使炉内各部温度均匀的控制在退火温度，保证工件的退火，同时能去除焊接过程中渗入焊缝中的H原子，消除了机架焊接件的氢脆。这种工艺具有耗能少、时间短、效果显著等特点。近年来在国内外都得到迅速发展和广泛应用。 焊前预热和焊后热处理的范围、目的和方法？？ 焊前预热和后热是为了降低焊缝的冷却速度，防止接头生成淬硬组织，产生冷裂纹。焊前预热温度一般在100-200度，后热不属于热处理，也是一种缓冷措施，后热的温度在200-300度，有的单纯是为了缓冷，有的是针对消氢处理的，一定的后热温度，能使焊缝中氢扩散出来，不至于集聚导致裂纹。后热保温时间要根据工件厚度来确定，一般不会低于0.5小时的。焊后热处理的就多了，主要分为四种：1低于下转变温度进行的焊后热处理，如消除应力退火，温度一般在600-700之间，主要目的是消除焊接残余应力，2高于上转变温度进行的焊后热处理，如正火，温度在950-1150之间，细化晶粒，改善材料的力学性能，再如不锈钢的固熔、稳定化处理，温度在1050左右，提高不锈钢的耐蚀性能。尤其是抗晶间腐蚀的能力。再如淬火，不同的淬火工艺能得到不同的效果，提高钢的耐磨性，硬度等。3先高于上转变温度进行处理再进行低于下转变温度下的热处理。比如正火加回火，淬火加回火等。4在上下转变温度之间进行的焊后热处理。750-900之间，一些材料的实效强化重结晶退火等。想详细的了解，建议找些书看看。不好讲的太详细。错误之处，大家多多批评！谢谢！ 钢结构焊接中的常见问题及处理方法 （一）产生原因 （1）加工件的刚性小或不均匀，焊后收缩，变性不一致。（2）加工件本身焊缝布置不均，导致收缩不均匀，焊缝多的部位收缩大、变形也大。（3）加工人员操作不当，未对称分层、分段、间断施焊，焊接电流、速度、方向不一致，造成加工件变形的不一致。（4）焊接时咬肉过大，引起焊接应力集中和过量变形。5）焊接放置不平，应力集中释放时引起变形。 （二）预防措施 （1）设计时尽量使工件各部分刚度和焊缝均匀布置，对称设置焊缝减少交叉和密集焊缝。（2）制定合理的焊接顺序，以减少变形。如先焊主焊缝后焊次要焊缝，先焊对称部位的焊缝后焊非对称焊缝，先焊收缩量大的焊缝后焊收缩量小的焊缝，先焊对接焊缝后焊角焊