表面张力对流对 BaB2O4晶体生长界面边界层的作用

doi:10.3724/SP.J.1077.2007.01239

无机材料学报

表面张力对流对 BaB₂O₄晶体生长界面边界层的作用

潘秀红, 金蔚青, 艾飞, 刘崐岩, 张英

(中国科学院上海硅酸盐研究所, 上海 200050)

收稿日期:2006-11-09 修回日期:2006-12-11 出版日期:2007-11-20 网络出版日期:2007-11-20

Effect of Surface-Tension Driven Convection on Interfacial Boundary Layer during BaB₂O₄ Single Crystal Growth

PAN Xiu-Hong, JIN Wei-Qing, AI-Fei, LIU Yan, ZHANG Ying

(Shanghai Institute of Ceramics, Chinese Academy of Sciences, Shanghai 200050, China)

Received:2006-11-09 Revised:2006-12-11 Published:2007-11-20 Online:2007-11-20

摘要/Abstract

摘要： 利用高温光学实时观察方法, 实时地观察了BaB₂O₄ (BBO)高温熔体的表面张力对流效应以及BBO单晶的旋转生长过程, 计算了固液界面附近的浓度、温度以及动量边界层厚度δ_C, δ_T和δ_V, 并研究了热毛细对流对边界层厚度的影响. 结果发现, 浓度边界层厚度远远小于温度以及动量边界层厚度, 说明晶体生长过程中, 质量扩散在界面输运过程中起着主导性作用, 同时发现, 边界层厚度随体系无量纲Marangoni数的增大而线性地减小.

关键词: 晶体生长, 表面张力对流, 边界层, BaB₂O₄

Abstract: Surface-tension driven convection in BaB₂O₄ (BBO) melt was visualized by means of a high-temperature in situ observation method, and the streamlines of steady thermocapillary convection was marked in the form of an axially symmetric pattern. Based on the observation of crystal rotation, the widths of interfacial concentration, heat and momentum boundary layers were calculated respectively. The influence of thermocapillary convection on boundary layer thickness was also investigated. Results show that the concentration boundary layer is much thinner than heat and momentum boundary layers, which indicates that mass diffusion plays a dominating role for interfacial transport. additionally, the width of the boundary layer is decreased with the increasing of dimensionless Marangoni number linearly.

Key words: crystal growth, surface-tension driven convection, boundary layer, BaB₂O₄

中图分类号:

潘秀红,金蔚青,艾飞,刘崐岩,张英. 表面张力对流对 BaB₂O₄晶体生长界面边界层的作用[J]. 无机材料学报, DOI: 10.3724/SP.J.1077.2007.01239.

PAN Xiu-Hong,JIN Wei-Qing,AI-Fei,LIU Yan,ZHANG Ying. Effect of Surface-Tension Driven Convection on Interfacial Boundary Layer during BaB₂O₄ Single Crystal Growth[J]. Journal of Inorganic Materials, DOI: 10.3724/SP.J.1077.2007.01239.

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表面张力对流对 BaB₂O₄晶体生长界面边界层的作用

Effect of Surface-Tension Driven Convection on Interfacial Boundary Layer during BaB₂O₄ Single Crystal Growth

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