真空爐中的材料特性要求:物理化學(xué)功用的極限應(yīng)戰(zhàn)
真空爐的工作環(huán)境一般伴隨高溫(1000–2500°C)、真空或慵懶氣氛、強(qiáng)腐蝕性介質(zhì)等極點(diǎn)條件,因此石墨制品需滿(mǎn)足以下中心特性要求:
超高純度與低雜質(zhì)含量
純度標(biāo)準(zhǔn):石墨純度需達(dá)到99.9%以上,要害部件(如加熱元件)甚至要求99.99%以上的超高純度,以防止雜質(zhì)在高溫下蒸發(fā)污染工件。例如,半導(dǎo)體單晶硅生長(zhǎng)爐中,石墨坩堝的金屬雜質(zhì)(如Fe、Ni)含量有必要低于10ppm。
灰分控制:灰分含量需低于0.1%,防止灰分在高溫下構(gòu)成熔融物,導(dǎo)致?tīng)t內(nèi)結(jié)渣或材料失效。
極點(diǎn)溫度下的穩(wěn)定性
高溫強(qiáng)度:石墨在2500°C以下需保持穩(wěn)定機(jī)械強(qiáng)度,抗彎強(qiáng)度應(yīng)高于20MPa(測(cè)試標(biāo)準(zhǔn):ASTM C651)。
抗熱震性:石墨需耐受瞬間溫度改變(如從2000°C驟降至室溫),熱震系數(shù)(ΔT)需逾越500°C/min。
化學(xué)慵懶與抗腐蝕才華
抗氧化性:在真空或低氧環(huán)境中,石墨需經(jīng)過(guò)表面SiO2保護(hù)膜或涂層技術(shù),完成抗氧化壽數(shù)逾越1000小時(shí)(800°C工況)。
耐腐蝕性:在熔融金屬(如鋁液)、酸性氣體(如Cl2)環(huán)境中,石墨需具有長(zhǎng)時(shí)間抗腐蝕才華,腐蝕速率低于0.1 mm/年。
導(dǎo)電與導(dǎo)熱功用的精準(zhǔn)調(diào)控
導(dǎo)電性:電阻率需控制在8–15μΩ·m范圍內(nèi),以滿(mǎn)足不同功率加熱元件的電流承載需求。
熱導(dǎo)率:石墨的導(dǎo)熱系數(shù)需依據(jù)運(yùn)用場(chǎng)景調(diào)整,例如隔熱屏需低熱導(dǎo)率(<10W/m·K),而散熱部件則需高熱導(dǎo)率(>100 W/m·K)。
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