固態(tài)反應(yīng)總結(jié)

綜述了固態(tài)反應(yīng)周期層片型結(jié)構(gòu)的最新研究工作進(jìn)展。實(shí)驗(yàn)證實(shí)了Zn/Ni3Si體系周期層片型結(jié)構(gòu)在最初形成的階段是由單相層片和雙相層片交替構(gòu)成的，符合擴(kuò)散應(yīng)力模型的預(yù)測(cè) 。

通過(guò)高倍掃描電鏡觀察和能譜分析，證實(shí)了Zn/Ni3Si體系周期層片型結(jié)構(gòu)在最初形成的階段是由單相層片和雙相層片交替構(gòu)成的，符合擴(kuò)散應(yīng)力模型的預(yù)測(cè)。在反應(yīng)擴(kuò)散的過(guò)程中，Zn/Ni3Si體系周期層片型結(jié)構(gòu)會(huì)進(jìn)一步發(fā)生相變，逐漸由單雙相交替結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)變成由兩類(lèi)成份不同的單相層片交替構(gòu)成。在Zn/CuxTi、固態(tài)反應(yīng)體系中，我們也發(fā)現(xiàn)了類(lèi)似的相變過(guò)程。

本實(shí)驗(yàn)所用樣品CuXTiY合金采用純度≥99.99wt.%的金屬欽片和銅絲按一定比例真空熔煉配制而成。Ni3Si合金采用純度≥99.99%的金屬鎳塊和晶體硅片真空熔煉配制后，封裝真空石英管，在1073K保溫14天后取出。為保證反應(yīng)界面結(jié)合良好，采用瞬間液接法(melting contact method)制備Zn/CuxTiy擴(kuò)散偶和Zn/Ni3Si擴(kuò)散偶(Zn的純度99.999wt.%)。各組擴(kuò)散偶在663K保溫不同時(shí)間段后取出空冷。金相處理后，采用場(chǎng)致發(fā)射掃描電鏡((SEM, Zeiss SIGMA)觀察擴(kuò)散偶的反應(yīng)區(qū)形貌，并利用能一潛分析儀(EDS, TEAM EDS)分析相區(qū)成份 。

固態(tài)反應(yīng)周期層片型結(jié)構(gòu)是一類(lèi)高度規(guī)則的微納米級(jí)自生成復(fù)合多層膜結(jié)構(gòu)，膜層界面結(jié)合良好，是未來(lái)功能薄膜材料制備技術(shù)的發(fā)展方向之一?！皵U(kuò)散應(yīng)力模型”解釋了固態(tài)反應(yīng)周期層片型結(jié)構(gòu)的形成機(jī)理，并對(duì)新體系的微觀結(jié)構(gòu)特征給出了預(yù)測(cè)。本工作利用掃描電鏡與能譜儀(SEM-EDS)，研究了Zn/Ni3Si固態(tài)反應(yīng)體系的周期層片結(jié)構(gòu)，證實(shí)了Zn/Ni3Si體系周期層片型結(jié)構(gòu)的形成特征符合擴(kuò)散應(yīng)力模型的預(yù)測(cè)。

固態(tài)反應(yīng)周期層片型結(jié)構(gòu)是由K. Osinski等人在1982年發(fā)現(xiàn)的，目前己知能夠形成周期層片結(jié)構(gòu)的固態(tài)反應(yīng)體系有:Zn/Fe3Si, Zn/Co2Si, Zn/Ni3SiZ, Mg/NiSOCozoFe3o, Ni/SiC, Pt/SiC, Co/SiC, Mg/Si02,AI/UoMo. AI/(Ni,W), Zn/Ni3Si，以及最近發(fā)現(xiàn)的Zn/CuxTiy反應(yīng)體系。

由于此法形成非晶態(tài)不需要從熔體急冷，從理論上講，成品不受尺寸限制，可以制成大塊非晶體。非晶體的形成是在遠(yuǎn)低于熔點(diǎn)溫度下進(jìn)行的，整個(gè)反應(yīng)過(guò)程只涉及固相。固態(tài)反應(yīng)非晶化研究始于1981年。1983年由R.B.施瓦茨(Schwarz)等人在研究金翎(Au-La)多層膜時(shí)發(fā)現(xiàn)Au-La擴(kuò)散偶在125℃以下退火產(chǎn)物為非晶。同年C.C.科克(Koek)等人用機(jī)械合金化法將Ni6、Nb4、金屬粉末制成非晶質(zhì)。固態(tài)反應(yīng)非晶化的基本條件是:實(shí)驗(yàn)開(kāi)始的亞穩(wěn)晶態(tài)相與相應(yīng)的非晶態(tài)相比，具有較高的自由能 。

液體電解電容的電介質(zhì)為液態(tài)電解液，液態(tài)粒子在高溫下十分活躍，對(duì)電容內(nèi)部產(chǎn)生壓力，它的沸點(diǎn)不是很高，因此可能會(huì)出現(xiàn)爆漿的情況，固態(tài)電容采用了高分子電介質(zhì)，固態(tài)粒子在高溫下，無(wú)論是粒子澎漲或是活躍性均較液態(tài)電解液低，它的沸點(diǎn)也高達(dá)攝氏350度，因此幾乎不可能出現(xiàn)爆漿的可能性。 從理論上來(lái)說(shuō)，固態(tài)電容幾乎不可能爆漿。

固態(tài)電容在等效串聯(lián)阻抗表現(xiàn)上相比傳統(tǒng)電解電容有更優(yōu)異的表現(xiàn)，據(jù)測(cè)試顯示，固態(tài)電容在高頻運(yùn)作時(shí)等效串聯(lián)電阻極為微小，而且導(dǎo)電性頻率特佳，具有降低電阻抗和更低熱輸出的特色，在100KHz至10MHz之間表現(xiàn)最為明顯。 而傳統(tǒng)電解電容比較容易受使用環(huán)境的溫度和濕度影響，在高低溫穩(wěn)定性方面稍差。即使是在零下攝氏55度至105度，固態(tài)電容的ESR（等效串聯(lián)電阻）阻抗可以低達(dá)0.004～0.005歐姆，但電解電容則會(huì)因溫度而改變。 在電容值方面，液態(tài)電容在攝氏20度以下，將會(huì)比其標(biāo)示的電容值為低，溫度越低電容值也會(huì)隨之而下降，在攝氏零下20度下電容量下降約13%、攝氏零下55度下電容量更達(dá)至37%。 當(dāng)然，這對(duì)普通用戶來(lái)說(shuō)沒(méi)有什么影響，但對(duì)于采用液態(tài)氮作終極超頻的玩家來(lái)說(shuō)，固態(tài)電容可保證不會(huì)因溫度降低而使電容容量上受到影響，從而導(dǎo)致超頻穩(wěn)定性大打折扣，因?yàn)楣虘B(tài)電容在零下55度其電容值只會(huì)下降不足5%。 固態(tài)電容確實(shí)有很多優(yōu)點(diǎn)，但它并不是任何時(shí)候都適用。

固態(tài)電容的低頻響應(yīng)不如電解電容，如果用于涉及到音效的部分會(huì)得不到最佳的音質(zhì)效果。也就是說(shuō)，一款主板采用全固態(tài)電容并不一定是最合理的！不管是固態(tài)電容還是電解電容，它們的主要作用是濾除雜波，因此電容只要容量達(dá)到一定的數(shù)值要求即可，只要其元件質(zhì)量過(guò)關(guān)，也能確保主板的穩(wěn)定運(yùn)行。而這一點(diǎn)，電解電容也完全能做到！

固態(tài)電容在105攝氏度的時(shí)候，它和電解電容的壽命同樣為2000小時(shí)，在溫度降低后，它們的壽命會(huì)增加，但是固態(tài)電容壽命增加的幅度更大，一般情況下電容的工作溫度在70度或更低，這個(gè)時(shí)候固態(tài)電容的壽命可能會(huì)達(dá)到23年，幾乎是電解電容的6倍多！但是……你的主板在23年后還會(huì)繼續(xù)使用嗎？而且這個(gè)23年是指全天候24小時(shí)開(kāi)機(jī)，即使電容有那么長(zhǎng)的壽命，其它元器件恐怕也不能挺23年！

固態(tài)電容與電解電容相比，同體積同電壓下，電解電容的容量遠(yuǎn)大于固態(tài)電容，目前電腦主板CPU電源部分大都采用固態(tài)電容，雖避免了爆漿問(wèn)題，但由于體積限制，容量冗余很少；再者因容量問(wèn)題，不得不提高CPU供電部分開(kāi)關(guān)的頻率。固態(tài)電容和電解電容在使用過(guò)程中都會(huì)出現(xiàn)容量衰減問(wèn)題，而采用固態(tài)電容的電路板，容量稍有波動(dòng)，就會(huì)使電源出現(xiàn)波紋，造成CPU不能正常工作。因此，理論上固態(tài)電容的壽命很高，但采用固態(tài)電容的板子壽命就未必高。

采用固態(tài)電容電腦板的維修：由于CPU供電部分常常是多個(gè)電容并聯(lián)，因固態(tài)電容不會(huì)出現(xiàn)變形、爆漿、漏液等的現(xiàn)象，目測(cè)是基本沒(méi)有辦法可以判斷是哪一只出現(xiàn)故障，所以在維修中常采取拆除其中一只（無(wú)論好壞），換一只大容量的電容（很多時(shí)候可以用電解電容），這種辦法一般能快速解決問(wèn)題。

理論上固態(tài)電容的壽命很高，但是在實(shí)際使用過(guò)程中仍然會(huì)出現(xiàn)很多故障，筆者在維修過(guò)程中曾多次遇到電容失效問(wèn)題，

目前看來(lái)，不少?gòu)S商推出的以超頻為賣(mài)點(diǎn)的主板大都會(huì)使用固態(tài)電容，“固態(tài)電容的主板更能超”這個(gè)說(shuō)法只能說(shuō)勉強(qiáng)正確，對(duì)超頻起決定作用的并不是電容。線路的設(shè)計(jì)、BIOS的研發(fā)，CPU本身體質(zhì)的好壞以及散熱措施都可能決定超頻的成敗。所以不存在說(shuō)“將主板上的普通電解電容更換為全固態(tài)電容就能提升主板的超頻性能”，這種說(shuō)法完全錯(cuò)誤！如果真的要說(shuō)固態(tài)電容對(duì)超頻的影響的話，那就是由于它擁有更高的耐壓和耐溫能力，因此對(duì)超頻后的系統(tǒng)穩(wěn)定性提供了一定的保障。