一種大尺寸高熔點晶體生長用的筒形隔熱屏的製作方法
2023-06-21 15:41:06
專利名稱：一種大尺寸高熔點晶體生長用的筒形隔熱屏的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種高溫隔熱屏，具體涉及一種大尺寸高熔點晶體生長用筒形隔熱屏。(二) 背景技術以藍寶石單晶生長為例，其生長溫度約為205(TC，所以對隔熱屏材料的要求比較苛刻， 需具有較高的機械和熱負載能力。除此而外，高品質高熔點晶體生長要求在相對純淨的環境 下進行，國內提拉法和導膜法生長高熔點晶體時為降低成本，通常採用石墨炭氈作隔熱屏， 並通氬氣保護。在此生長過程中炭會揮發並進入晶體內部，雖然隨後的退火工藝可以有效消 除炭雜質，但其所留下的原子缺位卻無法消除，從而影響晶體質量。(三) 發明內容本發明的目的在於提供一種工藝簡單、緻密效果良好、材料使用性能優異的藍寶石單晶 隔熱屏的設計，以提高隔熱屏穩定強度，降低隔熱屏的整體導熱效果，提高隔熱屏的使用壽 命，減少隔熱屏的更換率，用來提高發熱體所提供熱能的利用效率並有效保護爐體的大尺寸 高熔點晶體生長用的筒形隔熱屏。 '本發明的目的是這樣實現的它包括一組金屬薄板，金屬薄板採用鴇鉬合金材料，隔熱屏與坩堝同軸心，並與坩堝設置有間隔，隔熱屏底部沒有密封，與坩堝一起放在鎢鉬合金支 架上，每層金屬薄板由四片金屬薄片組成，每個金屬薄片彎曲成四分之一的筒柱，四片金屬 薄片組成一個筒柱層，包括九個筒柱層，在筒柱層之間設置有間隔層，間隔層山摺疊層組成， 最內兩層筒柱層之間沒有設置間隔層，兩層緊密連接。本發明還有這樣一些技術特徵1、 所述的摺疊層til摺疊彎曲的金屬薄片組成，摺疊彎曲的波紋形狀為矩形；2、 所述的九個筒柱層同軸心且最內層至外直徑遞增布置，金屬薄板層與層之間間隔為1 5mm;3、 所述的金屬薄板厚度不均，最靠近坩堝的兩層金屬薄板較厚，每層厚度為2mm，其 餘各層遠離金屬坩堝的金屬薄板較薄，厚度為lmm;4、 所述的每層金屬薄板筒柱層之間設置有5~7mm的間隔；5、 所述的隔熱屏被放置在一個金屬套內，金屬套採用一種耐熱鐵基合金，其底部邊緣採 用耐熱鐵基合金製成，並與金屬套採用焊接形式連接6、 所述的外層四分之一的筒柱層中心軸線與內層兩金屬薄板連接縫相重合；7、 所述的最內層隔熱屏第一層薄板在拼接時四片薄板間留有2 5mm的間隙；8、所述的每片金屬薄板連接的兩邊各設置一個眼，通過鉚釘將其連接在一起，垂直方向 上鉚釘等間距設置。本發明是一種用於給高溫坩堝隔熱的鎢鉬金屬薄板最'內層隔熱屏，這種隔熱屏採用熔沸 點較高的鎢鉬金屬材料，在高溫和高真空下鎢和鉬金屬板表面的氧化物及其與藍寶石單晶生 長工藝中高溫揮發的氧形成的氧化物會快速揮發，致使鴇和鉬表面對熱輻射有很好的反射效 果，使單晶生長爐發熱體和坩堝輻射到鴇鉬金屬薄板隔熱屏上的大部分熱量反射回去，因而 有很好的隔熱效果。以藍寶石單晶生長為例，其生長溫度約為2050'C，所以對隔熱屏材料的要求比較苛刻， 需具有較高的機械和熱負載能力。本發明的隔熱屏金屬薄板選用鵒鉬材料，耐高溫、硬度大 是鎢、鉬的特長。在各種金屬中，鎢是最難熔化和揮發的金屬，它的熔點高達338(TC，沸點 達5927。C;鉬的熔點也很高，也達2600'C。由於鎢鉬金屬合金多金屬層良好的側向傳導性， 熱量可以沿金屬薄片傳遞到周圍環境中，較好地起到隔熱的作用。除此而外，高品質高熔點品體生長要求在相對純淨的環境下進行，國內提拉法和導膜法 生長高熔點晶體時為降低成本，通常採用石墨炭氈作隔熱屏，並通氬氣保護。在此生長過程 中炭會揮發並進入晶體內部，雖然隨後的退火工藝可以有效消除炭雜質，但其所留下的原子 缺位卻無法消除，從而影響晶體質量。國內雖有採用鴇鉬薄板作為隔熱屏來生長高熔點晶體的技術，但其內隔熱屏中薄板未採 用預留空間的搭接技術處理，在經過數次工藝後，隔熱屏發生嚴重變形，影響熱輻射的均勻 性，進而改變坩堝溫度場的對稱性，使生長的晶體內應力很大甚至破裂。本發明所涉及的隔 熱屏可在提高發熱體發熱量的使用效率的同時大幅降低隔熱屏的變形量。(四)
圖l為本發明隔熱屏俯視圖； 圖2為本發明隔熱屏側視圖。
具體實施方式
下面結合附圖和具體實施了對本發明作進一歩的我說明結合圖1-圖2，本實施例中金屬薄板採用鎢鉬合金材料，共有九個筒柱層1以及筒柱層 之間的七個摺疊層2組成。隔熱屏與坩堝同軸心，最靠近坩堝的兩層金屬薄板較厚，每層厚 度為2mm，其餘各層遠離金屬坩堝的金屬薄板較薄，厚度為lmm，並與坩堝間隔一定的距離。 隔熱屏底部沒有密封'，與坩堝一起放在鎢鉬合金支架上。每層金屬薄板由四片薄片組成，每 個薄片彎曲成四分之一的筒柱，四片金屬薄板組成一個筒環。這種隔熱屏採用熔沸點較高的 鎢鉬金屬材料，在高溫和高真空下鎢和鉬金屬板表面的氧化物及其與藍寶石單晶生長工藝中高溫揮發的氧形成的氧化物會快速揮發，致使鴇和鉬表面對熱輻射有很好的反射效果，使單 晶生長爐發熱體和坩堝輻射到鎢鉬金屬薄板隔熱屏上的大部分熱量反射回去，因而有很好的 隔熱效果；最內層隔熱屏外布置直徑不斷變大而且同心的鴇鉬金屬材料隔熱屏7~9層，每層 隔熱屏同心筒要留有5 7mm的間隙。隔熱屏被放置在一個金屬套內，金屬套的可將隔熱屏放 置在裡面；金屬套採用一種耐熱鐵基合金，其底部邊緣採也用耐熱鐵基合金；金屬套與其採 用焊接形式連接；所述的鎢鉬金屬薄板隔熱屏之間填有摺疊層，摺疊層波紋形狀為矩形；最 內兩層隔熱屏由8片基本等大的薄板拼接，每四片拼成一個筒柱，兩層緊密連接，第一層薄 板在拼接時四片薄板間留有2 5mm的間隙，且8片的薄板採用鉬絲鉚接，保持緊密；隔熱屏 於各層之間通過鉚釘縮緊固定在一起，具有很好的穩定性，並可防止各層之間的分離。金屬薄板採用鎢鉬合金材料，共有九個筒柱層和筒柱層之間的七個摺疊層組成。隔熱屏 與坩堝同軸心，並與坩堝間隔一定的距離。隔熱屏底部沒有密封，與坩堝一起放在鎢鉬合金 支架上。每層金屬薄板由四片金屬薄片組成，每個金屬薄片彎曲成四分之一的筒柱，四片金 屬薄板組成一個筒環。在每片金屬薄板連接的兩邊各打一個眼，通過鉚釘將其連接在一起， 垂直方向上鉚釘的間隔90mm，將四片金屬薄板連接在一起共計用鉚釘72個。各層之間通過 鉚釘縮緊固定在一起，具有很好的穩定性，並可防止各層之間的分離。外層四分之一的筒柱 中心軸線與內層兩金屬薄板連接縫相重合。金屬薄板厚度不均，最靠近坩堝的兩層金屬薄板 較厚，每層厚度為2mm，其餘各層遠離金屬坩堝的金屬薄板較薄，厚度為lmm。層與層金屬 薄板之間間隔為l~5mm，填充摺疊彎曲的金屬薄片，這樣可以較好地利用空間，而最內兩層 之間沒有設置間隔層。隔熱屏中每層隔熱屏同心筒要留有5 7mm的間隙，隔熱屏被放置在一 個金屬套內，金屬套的可將隔熱屏放置在裡面；金屬套採用一種耐熱鐵基合金；金屬套其底 部邊緣採用耐熱鐵基合金製成，並與金屬套採用焊接形式連接；本實施例的隔熱屏的最佳實施例以及其具體的應用領域是由這樣的隔熱方式表示的。圖 1為典型隔熱屏俯視圖。圖2為典型隔熱屏側視圖。圖中所示尺寸為具體實施的具體實例參 數。其中Dl=520mm， D2=360mm， H=1000mm， Al=15mm。本發明除可用於冷心放肩微量 提拉法生長藍寶石坩堝熱防護外，還可用於泡生法，提拉法等常用生長藍寶石的高溫坩堝熱 防護。
權利要求
1、一種大尺寸高熔點晶體生長用的筒形隔熱屏，它包括一組金屬薄板，其特徵在於金屬薄板採用鎢鉬合金材料，隔熱屏與坩堝同軸心，並與坩堝設置有間隔，隔熱屏底部沒有密封，與坩堝一起放在鎢鉬合金支架上，每層金屬薄板由四片金屬薄片組成，每個金屬薄片彎曲成四分之一的筒柱，四片金屬薄片組成一個筒柱層，包括九個筒柱層，在筒柱層之間設置有間隔層，間隔層由摺疊層組成，最內兩層筒柱層之間沒有設置間隔層，兩層緊密連接。
2、 根據權利要求1所述的一種大尺寸高熔點晶體生長用的筒形隔熱屏，其特徵在於所述的折 疊層由摺疊彎曲的金屬薄片組成，摺疊彎曲的波紋形狀為矩形。
3、 根據權利要求2所述的一種大尺寸高熔點晶體生長用的筒形隔熱屏，其特徵在於所述的九 個筒柱層同軸心且最內層至外直徑遞增布置，金屬薄板層與層之間間隔為1 5mm。
4、 根據權利要求3所述的一種大尺寸高熔點晶體生長用的筒形隔熱屏，其特徵在於所述的金 屬薄板厚度不均，最靠近坩堝的兩層金屬薄板較厚，每層厚度為2mm，其餘各層遠離金屬坩 堝的金屬薄板較薄，厚度為lmm。
5、 根據權利要求4所述的一種大尺寸高熔點晶體生長用的筒形隔熱屏，其特徵在於所述的每 層金屬薄板筒柱層之間設置有5 7mm的間隔。
6、 根據權利要求5所述的一種大尺寸高熔點晶體生長用的筒形隔熱屏，其特徵在於所述的隔 熱屏被放置在一個金屬套內，金屬套採用一種耐熱鐵基合金，其底部邊緣採用耐熱鐵基合金 製成，並與金屬套採用焊接形式連接。
7、 根據權利要求6所述的一種大尺寸高熔點晶體生長用的筒形隔熱屏，其特徵在於所述的外 層四分之一的筒柱層中心軸線與內層兩金屬薄板連接縫相重合。
8、 根據權利要求7所述的一種大尺寸高熔點晶體生長用的筒形隔熱屏，其特徵在於所述的最 內層隔熱屏第一層薄板在拼接時四片薄板間留有2~5mm的間隙。
9、 根據權利要求8所述的一種大尺寸高熔點晶體生長用的筒形隔熱屏，其特徵在於所述的每 片金屬薄板連接的兩邊各設置一個眼，通過鉚釘將其連接在一起，垂直方向上鉚釘等間距設
全文摘要
本發明提供了一種大尺寸高熔點晶體生長用的筒形隔熱屏。它包括一組金屬薄板，金屬薄板採用鎢鉬合金材料，隔熱屏與坩堝同軸心，並與坩堝設置有間隔，隔熱屏底部沒有密封，與坩堝一起放在鎢鉬合金支架上，每層金屬薄板由四片金屬薄片組成，每個金屬薄片彎曲成四分之一的筒柱，四片金屬薄片組成一個筒柱層，包括九個筒柱層，在筒柱層之間設置有間隔層，間隔層由摺疊層組成，最內兩層筒柱層之間沒有設置間隔層，兩層緊密連接。本發明提供了一種工藝簡單、緻密效果良好、材料使用性能優異的藍寶石單晶隔熱屏的設計，以提高隔熱屏穩定強度，降低隔熱屏的整體導熱效果，可以減少隔熱屏的更換率，用來提高發熱體所提供熱能的利用效率並有效保護爐體。
文檔編號C30B29/20GK101323985SQ20081006499
公開日2008年12月17日 申請日期2008年7月25日 優先權日2008年7月25日
發明者孟松鶴, 左洪波, 張明福, 張海亮, 杜善義, 許承海, 韓傑才 申請人:哈爾濱工業大學