Графитын тигелийн тайлбар: Материалын шинж чанар, үйлдвэрлэлийн процесс ба өндөр температурт хагас дамжуулагчийн процесст хэрэглэх хэрэглээ

Оршил: Графит тигель — Хэт өндөр температурт үйлдвэрлэлийн чухал бүрэлдэхүүн хэсэг

Орчин үеийн өндөр зэрэглэлийн үйлдвэрлэлийн салбарт олон чухал үйл явц нь хэт халуун орчинд суурилдаг. Уламжлалт металл хайлуулахаас эхлээд гуравдагч үеийн хагас дамжуулагч материал үйлдвэрлэх хүртэл өндөр температурт ашигладаг тоног төхөөрөмжид ашигласан материалууд нь зөвхөн хэдэн мянган градусын цельсийн дулааны орчинд тэсвэртэй байхаас гадна тогтвортой физик шинж чанар, маш сайн дулаан дамжуулах чадвар, бохирдлын хамгийн бага эрсдэлийг хадгалах ёстой.

Графит тигельэдгээр үйлдвэрлэлийн шаардлагыг яг таг хангахын тулд өндөр температурт тэсвэртэй бүрэлдэхүүн хэсгүүдийн гол ангилал болж гарч ирэв.

Уламжлал ёсоор бал чулуун тигелийг голчлон алт, мөнгө, зэс, хөнгөн цагаан зэрэг металл хайлуулах явцад хайлсан материалыг барих, дамжуулахад ашигладаг байсан. Гэсэн хэдий ч хагас дамжуулагч үйлдвэрлэл, өндөр хүчин чадалтай электроник, шинэ эрчим хүчний материал зэрэг дэвшилтэт үйлдвэрлэлийн салбарууд хурдацтай хөгжиж байгаатай холбогдуулан бал чулуун тигелийн хэрэглээ нь уламжлалт металлургийн хүрээнээс хамаагүй өргөжсөн.

Өнөөдөр өндөр цэвэршилттэй бал чулуун тигель нь дараахь зүйлсийн зайлшгүй бүрэлдэхүүн хэсэг болсон.

• SiC дан талст өсөлт;
• Хагас дамжуулагч талст үйлдвэрлэл;
• Фотоволтайк цахиурын материал бэлтгэх;
• Өндөр температурт вакуум дулааны боловсруулалт;
• Зүрх судасны болон эпитакси тоног төхөөрөмжийн дулааны талбайн системүүд.

Хагас дамжуулагч үйлдвэрлэлд бал чулуун тигель нь зөвхөн өндөр температурт савнаас илүү зүйл юм; энэ нь дулааны талбайн систем дэх чухал материал бөгөөд талстын чанар, температурын жигд байдал, процессын тогтвортой байдалд шууд нөлөөлдөг гүйцэтгэлийн шинж чанартай байдаг.

Графит тигель гэж юу вэ?

A бал чулуун тигельнь өндөр цэвэршилттэй бал чулуугаар боловсруулсан өндөр температурт тэсвэртэй эд анги юм; үүнийг голчлон хэт температурын орчинд янз бүрийн материалыг барих, халаах эсвэл боловсруулахад ашигладаг.

Графитын өвөрмөц дулааны, цахилгааны болон химийн шинж чанаруудын ачаар эдгээр тигель нь уламжлалт металл материалууд эвдэрч болзошгүй орчинд тогтвортой ажиллах боломжтой.

Одоогийн байдлаар бал чулуун тигелийг дараахь зүйлд өргөн ашиглаж байна.

• Үнэт металл хайлуулах;
• Төмөр бус металл цутгах;
• Хайлш боловсруулах;
• Өндөр температурт лабораторийн туршилт хийх;
• Хагас дамжуулагч талстын өсөлт;
• Шинэ эрчим хүчний материалын үйлдвэрлэл.

Өндөр зэрэглэлийн үйлдвэрлэлийн салбарт бал чулуун тигелийн гол үнэ цэнэ нь тогтвортой, цэвэр, нэгэн жигд өндөр температурын орчинг бүрдүүлэх чадварт оршино. Жишээлбэл, цахиурын карбид (SiC) талстын өсөлтийн үед бал чулуун тигель нь 2000°C-аас дээш өндөр температурт удаан хугацаанд ажиллах ёстой бөгөөд дараахь зүйлийг хангана.

• Дулаан дамжуулалтын жигд байдал;
• Тогтвортой болор өсөлт;
• Хамгийн бага бохирдол.

Үүний үр дүнд өндөр цэвэршилттэй бал чулуу нь зайлшгүй шаардлагатай үндсэн материал болсон.

Графит яагаад өндөр температурт тохиромжтой вэ?

Графит нь өндөр температурын үйлдвэрлэлд амин чухал материал болох статус нь түүний өвөрмөц материалын бүтцээс үүдэлтэй юм.

Давхарласан талст бүтэцтэй нүүрстөрөгчийн атомуудаас бүрдсэн бал чулуу нь онцгой дулааны шинж чанар болон химийн тогтвортой байдлыг агуулдаг.

Нэгдүгээрт, бал чулуу нь өндөр температурт гайхалтай тэсвэртэй байдаг. Вакуум эсвэл инертийн агаар мандалд өндөр цэвэршилттэй бал чулуу нь бүтцийн бүрэн бүтэн байдлыг хадгалахын зэрэгцээ удаан хугацааны турш хэт өндөр температурт тэсвэртэй байдаг. Энэ нь хагас дамжуулагч талст ургалт гэх мэт хэт өндөр температурын процесст маш тохиромжтой болгодог.

Хоёрдугаарт, бал чулуу нь маш сайн дулаан дамжуулалттай. Температурын хяналт нь болор үйлдвэрлэлийн явцад бүтээгдэхүүний чанарт нөлөөлдөг чухал хүчин зүйл юм. Орон нутгийн температурын аливаа хэлбэлзэл нь дараахь зүйлийг үүсгэж болно.

• Кристал согог нэмэгдэх;
• Стресс үүсэх;
• Материалын шинж чанар муудсан.

Графитын дээд зэргийн дулаан дамжуулалт нь тоног төхөөрөмжид дулааны талбайн илүү жигд тархалтыг бий болгоход тусалдаг бөгөөд ингэснээр процессын тогтвортой байдлыг сайжруулдаг.

Түүнчлэн, бал чулуу нь дулааны тэлэлтийн бага коэффициент болон дулааны цочролд маш сайн тэсвэртэй байдаг. Өндөр температурт үйлдвэрлэхэд ихэвчлэн хурдан халаах, хөргөх циклүүд ордог; бал чулуу нь дулааны стрессээс үүдэлтэй бүтцийн эвдрэлийг үр дүнтэй бууруулж, эд ангийн ашиглалтын хугацааг уртасгадаг.

Үүний зэрэгцээ, өндөр цэвэршилттэй бал чулуу нь маш сайн химийн тогтвортой байдлыг харуулдаг. Хагас дамжуулагч үйлдвэрлэлийн орчинд материалын бохирдол нь бүтээгдэхүүний гарцад нөлөөлдөг гол хүчин зүйл юм. Хольцын агууламжийг багасгаж, материалын бүтцийг оновчтой болгосноор өндөр цэвэршилттэй бал чулуу нь процессын бохирдлыг бууруулж, талстын цэвэршилтийг нэмэгдүүлдэг.

Өндөр цэвэршилттэй графит тигелийн үйлдвэрлэлийн үйл явц

Өндөр хүчин чадалтай бал чулуун тигель нь зүгээр л энгийн боловсруулалтын үр дүн биш; тэдгээрийг нарийн материал бэлтгэх, өндөр температурын боловсруулалт, нарийн боловсруулалтаар үйлдвэрлэдэг.

Үйлдвэрлэлийн процесс нь ихэвчлэн өндөр цэвэршилттэй бал чулуун түүхий эдийг сонгохоос эхэлдэг.

Эдгээр түүхий эдэд ерөнхийдөө газрын тосны кокс, давирхай кокс болон бусад өндөр цэвэршилттэй нүүрстөрөгчийн материалууд багтдаг. Хагас дамжуулагчийн хэрэглээнд дараахь зүйлийг хатуу хянах шаардлагатай.

• Нүүрстөрөгчийн цэвэршилт;
• Металлын хольцын агууламж;
• Үр тарианы хэмжээ;
• Материалын нягтрал.

Түүхий эдийг буталж, нунтаглаж, шигшсэний дараа тэдгээрийг холбогч бодисоор хольж, дараа нь анхны тигель бүтэц болгон хэлбэржүүлдэг.

Өндөр зэрэглэлийн хагас дамжуулагчийн хэрэглээнд изостатик шахалтын технологийг өргөнөөр ашигладаг, учир нь энэ нь илүү жигд материалын нягтрал болон тогтвортой механик шинж чанарыг өгдөг.

Үүссэн тигель нь материалын бат бөх чанарыг нэмэгдүүлж, дотоод бүтцийг нь тогтворжуулахын тулд жигнэх процесст ордог.

Үүний дараа графитжуулалтын процесс нь эмх замбараагүй нүүрстөрөгчийн бүтцийг хэт өндөр температурын дор өндөр дараалсан графит талст бүтэц болгон хувиргадаг.

Энэ процесс нь эцсийн бүтээгдэхүүнийг тодорхойлно:

• Дулаан дамжуулалт;
• Цахилгаан эсэргүүцэл;
• Механик бат бөх чанар;
• Өндөр температурын тогтвортой байдал.

Эцэст нь, тодорхой хэрэглээний шаардлагаас хамааран бал чулуун тигель нь дараахь зүйлийг хийдэг.

• CNC нарийвчлалтай боловсруулалт;
• Гадаргуугийн боловсруулалт;
• Хэмжээст үзлэг;
• Цэвэрлэгээ/цэвэршүүлэх эмчилгээ.

Эдгээр алхмууд нь тигель нь хагас дамжуулагч төхөөрөмжийн өндөр нарийвчлалтай, өндөр найдвартай байдлын шаардлагыг хангаж байгааг баталгаажуулдаг.

Хагас дамжуулагч үйлдвэрлэлд графит тигелийн хэрэглээ

Гурав дахь үеийн хагас дамжуулагч технологийн хөгжлийг дагаад дэвшилтэт үйлдвэрлэлд бал чулуун тигелийн ач холбогдол улам бүр нэмэгдсээр байна.

1. Sцахиурын карбид (SiC) талстын өсөлт

Гурав дахь үеийн хагас дамжуулагч материалын хувьд SiC нь дараах давуу талуудтай:

• Өндөр эвдрэлийн цахилгаан орон;
• Өндөр дулаан дамжуулалт;
• Электрон хөдөлгөөн өндөр;

...мөн шинэ эрчим хүчний тээврийн хэрэгсэл, цахилгаан электроник, сэргээгдэх эрчим хүчний системд өргөн хэрэглэгддэг.

Одоогийн байдлаар аж үйлдвэрийн SiC талст үйлдвэрлэлд голчлон Физик уурын тээвэрлэлт (PVT) аргыг ашигладаг.

2. PVT процесс

SiC нунтаг нь өндөр температурт орчинд гүнд уусдаг;

Хийн цахиур ба нүүрстөрөгчийн бүрэлдэхүүн хэсгүүд шилжин суурьшдаг;

SiC талстууд эцэст нь үрийн талстын гадаргуу дээр үүсдэг.

Бүх үйл явц нь дараах нарийн хяналтыг шаарддаг:

• Температурын градиент;
• Дулааны талбайн тархалт;
• Агаар мандлын нөхцөл байдал.

Энэ процесст бал чулуун тигель нь дараахь чухал үүрэг гүйцэтгэдэг.

• SiC түүхий эдийг хадгалах;
• Дулаан дамжуулалтыг хөнгөвчлөх;
• Дулааны талбарыг тогтворжуулах.

3. Бусад үйл явцууд

SiC талстын өсөлтөөс гадна бал чулуун тигель болон холбогдох бал чулуун бүрэлдэхүүн хэсгүүдийг дараахь зүйлд ашигладаг.

• Монокристалл цахиурын үйлдвэрлэл;
• Фотоволтайк талстын өсөлт;
• Хагас дамжуулагч эпитакси тоног төхөөрөмж;
• Өндөр температурт зүрх судасны үйл явц.

Эдгээр хэрэглээнд бал чулуун материалууд нь тоног төхөөрөмжийг илүү тогтвортой өндөр температурын орчинг хадгалахад тусалдаг бөгөөд ингэснээр бүтээгдэхүүний чанар, үйлдвэрлэлийн үр ашгийг сайжруулдаг.

Дүгнэлт: Графит тигель нь дараагийн үеийн өндөр температурын үйлдвэрлэлийг бий болгодог

Уламжлалт металл хайлуулахаас эхлээд дэвшилтэт хагас дамжуулагч болор үйлдвэрлэл хүртэл бал чулуун тигелийн хувьсал нь аж үйлдвэрийн салбарын өндөр хүчин чадалтай материалын эрэлт хэрэгцээ байнга өсөн нэмэгдэж байгааг харуулж байна.

Хагас дамжуулагч үйлдвэрлэлийн хувьд,бал чулуун тигельзөвхөн өндөр температурт тэсвэртэй бүрэлдэхүүн хэсгүүдээс илүү зүйл юм; тэдгээр нь:

Дулааны бүсийн тогтвортой байдлыг хангах, талстын чанарыг сайжруулах, үйлдвэрлэлийн технологийн дэвшлийг хурдасгах чухал инженерийн материалууд.

Бал чулуун материалын шинж чанар, өндөр температурын процесс, нарийн үйлдвэрлэлийн чиглэлээр өргөн хүрээтэй туршлага хуримтлуулсан VET Energy нь дэлхийн хагас дамжуулагч, шинэ эрчим хүч, өндөр зэрэглэлийн үйлдвэрлэлийн салбарын хэрэглэгчдэд найдвартай, өндөр хүчин чадалтай бал чулуун материалын шийдлүүдийг хангахад тууштай хэвээр байна.