Температурой поверхности

Когда подобраны активный ион и матрица, следует рассмотреть диаграмму состояний, которая показывает, что получается в результате взаимодействия двух (и более) веществ. В твердотельной электронике в качестве активной среды применяют сложные оксиды (например, 5 А12О3 X 3 Y2O3 — гранат), так как они обладают высокими прозрачностью в нужном диапазоне длин волн, теплопроводностью и температурой плавления, а также отсутствием взаимодействия с агрессивными средами. При выборе оптимального состава активной среды необходимо учитывать изоморфное замещение с минимальным искажением кристаллической решетки матрицы ее ионов ионами редкоземельного элемента и метод выращивания монокристаллов.

Оксиды редкоземельных элементов. Эти материалы имеют общую формулу Ln2O3, обладают высокой температурой плавления (выше 2500 К). В зависимости от положения в ряду редкоземельных элементов их кристаллические решетки относятся к различным структурным типам. Гексагональный структурный тип А характерен для редкоземельных элементов начала ряда (с меньшими порядковыми номерами), кубический тип С — для элементов от тербия до лютеция, а низкосимметричный тип В — для середины ряда. Различие структурных типов редкоземельных элементов необходимо принимать во внимание при оценке изоморфизма легирующих ионов. Одновременно необходимо отметить наличие высокотемпературных полиморфных переходов у всех редкоземельных оксидов, за исключением оксида лютеция, затрудняющих получение качественных монокристаллов. В настоящее время для лазеров применяют монокристаллы оксидов иттрия, эрбия, гадолиния и тулия, выращивае-

ления 400 К. Применяют также и припои с меньшей температурой плавления (ПОИКС, ПСРЗИ). Слои припоя армируются мягкой медной сеткой, обеспечивающей гарантированную толщину припоя не менее 0,2 мм, который снимает механические напряжения при пайке и термоциклировании (200 термоциклов для подложки 24 X 30) и исключает растрескивание подложки.

Для групповой пайки печатных плат следует выбирать припаи с температурой плавления ниже 473 К, хорошо смачивающие соединяемые поверхности и имеющие небольшое значение сил поверхностного натяжения в расплаве. Рекомендуется также применять припои с малым температурным интервалом кристаллизации.

Выбор припоя с той или иной температурой плавления обусловливается нагревостойкостью печатной платы и применяемым способом групповой пайки. Рабочая температура ванны должна быть на 40 ... 60 К выше температуры плавления припоя. Если температура паяльной ванны мала, резко возрастает поверхностное натяжение расплава и снижается его текучесть. 5)то вызывает не-пропаи, а также наплывы в виде перемычек и капель застывшего припоя. Процесс групповой пайки предъявляет и дополнительные технологические требования к припою — он должен обладать высокой удельной теплоемкостью, низкой вязкостью и т. д.

Припои. Различают мягкие (легкоплавкие) с температурой плавления ниже 450 °С (условно) и твердые (тугоплавкие) с температурой плавления выше 450 С припои.

ристорного выпрямителя на 300—500 А, рубильника, предохранителей и пакетного выключателя. Установка предназначена для восстановления изношенных поверхностей стальных и из других металлов (медь, алюминий) путем нанесения или напыления металла с температурой плавления не более 3000° С.

Структура напыленной пленки зависит от материала, состояния поверхности, температуры подложек и скорости напыления: она может быть аморфной, поликристаллической и монокристаллической. Размер зерна металлических пленок зависит от температуры плавления металла. Металлы с высокой температурой плавления (вольфрам, молибден, тантал и др.) образуют пленки с малыми размерами зерен. Металлы с низкой температурой плавления образуют крупнозернистые пленки, Такие пленки имеют большую стабильность их электрофизических свойств, чем мелкозернистые.

Из чистых металлов наилучшим для изготовления термокатодов является вольфрам, обладающий высокой температурой плавления (3380° С), хорошей ковкостью и сохраняющий механическую прочность при рабочих температурах до 2400° С.

промежуточной прокладки из титана (см. 7.21). Пайка осуществляется низкотемпературными припоями ПОИн52 с температурой плавления +125° С или еще более низкотемпературными припоями (ПОИнКС, ПСрЗИн). Недостатком этого способа крепления является необходимость нагрева всего модуля при демонтаже и повторном монтаже любой микросборки. Кроме того, затвердевание припоя приводит к появлению внутренних напряжений в подложке, из-за которых могут возникнуть микротрещины.

Вольфрам (W) — чрезвычайно тяжелый твердый металл серого цвета. Среди металлов он обладает наиболее высокой температурой плавления (3380°С). Вольфрам получают из руд различного состава главным образом из вольфрамита nFeWO/txmMnWC^ и шеелита CaWC^; промежуточным продуктом является вольфрамовая кислота H2WC>4, из которой путем восстановления водородом при нагреве до 900 °С получают металлический вольфрам в виде мелкого порошка с размером зёрен 1...7 мкм. Из этого порошка прессуют стержни, которые подвергают сложной термической обработке в атмосфере водорода, ковке и волочению в проволоку (диаметром до 0,01 мм), прокатке в листы и т. п.

В специальных случаях поверхностного нагрева, а в особенности в высокопроизводительных установках для сквозного нагрева, применяется режим, характеризующийся приблизительно постоянной температурой поверхности, который часто называют скоростным или ускоренным нагревом [35, 41 ]. Этот режим требует или специального регулирования мощности, если применяется способ одновременного нагрева, или специальной конструкции индуктора при непрерывно-последовательном нагреве, а также при использовании нагревателей непрерывного действия (см. § 11-2 и 12-1).

Наиболее часто нагрев осуществляется при постоянстве напряжения на индукторе, однако используются также режимы с примерно постоянной мощностью или температурой поверхности (ускоренный нагрев), а также режимы с изменением мощности по специальной программе (оптимальные режимы нагрева).

— нагрева с постоянной удельной мощностью 101, 104 --------------температурой поверхности 101

а медь имеет превышение температуры над температурой поверхности катушки

В специальных случаях поверхностного нагрева, а в особенности в высокопроизводительных установках для сквозного нагрева [49], применяется режим нагрева, характеризующийся приблизительно постоянной температурой поверхности. Такой режим часто называют скоростным или ускоренным нагревом. Этот режим требует или специального регулирования мощности, если применяется способ одновременного нагрева, или специальной конструкции индуктора при непрерывно-последовательном нагреве, а также при использовании нагревателей методического действия [49].

Из формулы (2-3) видно, что в чистом виде режим с постоянной температурой поверхности осуществлен быть не может, так как для этого в момент включения удельная мощность должна быть бесконечно большой. Практически температура поднимается быстро в течение промежутка времени, который значительно меньше, чем общая длительность нагрева, а затем температура поддерживается постоянной. Начальное значение удельной мощности может быть в 10—20 раз больше, чем конечное.

Существенного сокращения времени нагрева, а следовательно, и сокращения длины индуктора можно добиться, используя режим с приблизительно постоянной температурой поверхности (см. § 2-2, 2-5). Этот режим нагрева может быть осуществлен, если выполнить индуктор с переменным шагом витков, увеличивающимся к его разгрузочному концу. Так как по всем виткам проходит один и тот же ток, то напряженность магнитного поля, а следовательно, и удельная мощность в начале индуктора будут максимальными, что обеспечит быстрый подъем температуры.

Для стационарного теплового состояния (плотность потока тепловых потерь qn равна плотности потока активной энергии, вводимой магнитным полем в загрузку рп) превышение температуры t произволь-, ной точки цилиндрического объема металла с координатой г над температурой поверхности tn выражается следующим образом [7]:

где q — Вт/м2; р — МПа; а — Вт/(м2-К). Диапазон использования: р = 0,1-=-20 МПа; q < 0,4 МВт/м2. По этой формуле находится также коэффициент теплоотдачи при кипении воды, недогретой до температуры насыщения. Температурный напор определяется в этом случае как разница между температурой поверхности и температурой насыщения.

Характер движения жидкости и интенсивность теплоотдачи при кипении в большом объеме определяются в основном свойствами кипящей жидкости и плотностью теплового потока или температурой поверхности. Наступление кризиса в этом случае связывается с переходом пузырькового кипения в пленочное.

кают в соответствии с состоянием потока в объеме, а не в соответствии с температурой поверхности.