转速对快速法生长KDP晶体影响的实验与数值模拟研究

采用快速生长法在不同转速下生长了KDP晶体,对晶体生长过程中的现象进行了研究;运用fluent软件,采用多重参考模型和标准k-ε湍流模型对籽晶架和晶体在溶液中旋转产生的速度场进行了数值模拟,分析了不同转速对速度场和晶体长大对溶液稳定性的影响;结合实验现象与模拟结果分析可知,初始阶段适于KDP晶体快速生长的最优转速是100 r/min,随着晶体的长大,转速应适当降低。     

温度不均匀引起KDP晶体开裂的实验与模拟

KDP(KH_2PO_4)晶体内部温度不均匀可能导致其开裂。采用降温实验和有限元计算研究了直径为30~40 mm的KDP晶体内部温度分布、应力与开裂的关系。结果表明:晶体开裂发生在降温早期(10~150 s),晶体主裂纹平行于(100)面或(001)面,表面裂纹遍布于晶体的多个表面,高宽比大的晶体更倾向于产生(001)面裂纹。模拟发现,当晶体内温差超过4℃时,其内部最大热应力接近晶体断裂强度,晶体有开裂的可能。4个晶体样品开裂时刻的应力分别为4.76、5.36、7.69、5.74 MPa,与断裂强度6.67 MPa相当;应力最大值出现在晶体底面棱中点或柱面棱中点,与晶体实际开裂的起始点一致。