在真空爐中，石墨支架頭 （用于支撐工件或加熱元件的要害部件）的溫度操控至關(guān)重要，直接影響工藝穩(wěn)定性、工件質(zhì)量及石墨壽數(shù)。以下是溫度操控的要害注意事項(xiàng)：
一、溫度操控的中心應(yīng)戰(zhàn)
石墨的導(dǎo)熱性與熱脹大
石墨導(dǎo)熱性好（約100150W/m·K），但高溫下熱脹大明顯，需防止部分過熱或溫差過大導(dǎo)致的應(yīng)力開裂。
高溫氧化風(fēng)險(xiǎn)
在非完全真空或含微量氧氣的環(huán)境中，石墨在>500℃時(shí)易氧化（C+O2 → CO/CO2），導(dǎo)致支架頭強(qiáng)度下降。
工件熱傳遞需求
支架頭溫度需與工件工藝溫度匹配，防止因溫差導(dǎo)致工件變形或加熱不均（如半導(dǎo)體晶圓、碳纖維制品）。
二、溫度操控的要害辦法
1. 溫度均勻性規(guī)劃
熱場優(yōu)化 ：
經(jīng)過加熱元件（如石墨發(fā)熱體、感應(yīng)線圈）的對稱排布，削減支架頭各部位溫差（方針溫差≤±10℃）。
在支架頭鄰近增設(shè)熱反射屏 （如鉬片、石墨氈），削減輻射熱丟掉。
多區(qū)控溫 ：
對大型支架頭分區(qū)域獨(dú)立控溫（如PID操控多個(gè)熱電偶），補(bǔ)償邊際散熱效應(yīng)。
2.溫度監(jiān)測與反響
熱電偶選型與安排 ：
選用鎢錸熱電偶（W-Re）或 C型熱電偶 （最高可達(dá)2300℃），直觸摸摸支架頭要害部位（如支撐點(diǎn)、聯(lián)接處）。
防止熱電偶與石墨直接反響（可加裝Al2O2維護(hù)套管）。
紅外測溫輔佐 ：
對無法觸摸的部位（如旋轉(zhuǎn)支架頭），選用非觸摸式紅外測溫儀（需校準(zhǔn)發(fā)射率）。
3.升降溫速率操控
安全升溫速率 ：
一般≤5℃/min，防止熱沖擊導(dǎo)致石墨微裂紋（急升溫或許引發(fā)“熱震開裂”）。
程序降溫 ：
高溫（>1000℃）階段緩冷（3~5℃/min），低溫階段可適當(dāng)加速，防止工件與支架頭縮短不均。
4.抗氧化與維護(hù)
真空度堅(jiān)持 ：
確保爐內(nèi)真空度（或通入惰性氣體如Ar、N2），防止石墨氧化。
表面涂層 ：
支架頭表面涂覆SiC 、ZrB2或熱解碳涂層 ，前進(jìn)抗氧化才能（適用于非全真空環(huán)境）。
5.機(jī)械結(jié)構(gòu)適配
熱脹大補(bǔ)償規(guī)劃 ：
支架頭與爐體選用浮動聯(lián)接 （如石墨彈簧或波紋結(jié)構(gòu)），容許高溫脹大自在位移。
防止應(yīng)力會集 ：
支架頭觸摸工件的部位選用圓角規(guī)劃，削減部分熱應(yīng)力。
三、常見問題與解決方案
問題
或許原因
解決方案
支架頭開裂
熱應(yīng)力過大或升降溫過快
優(yōu)化控溫曲線，添加熱脹大補(bǔ)償結(jié)構(gòu)
工件溫度不均
支架頭導(dǎo)熱不均或熱場規(guī)劃缺陷
分區(qū)域控溫，改善加熱元件布局
石墨氧化脫落
真空走漏或維護(hù)氣體缺乏
檢查密封性，添加抗氧化涂層
熱電偶讀數(shù)漂移
石墨與熱電偶資料反響
改用Al2O2維護(hù)套管或紅外測溫輔佐
四、運(yùn)用事例
碳纖維熱處理爐 ：
支架頭需堅(jiān)持1300~2000℃均勻溫度，選用多區(qū)PID控溫+SiC涂層，防止纖維觸摸污染。
單晶硅成長爐 ：
石墨支架頭支撐坩堝，控溫精度要求±5℃，需實(shí)時(shí)紅外監(jiān)測+高純Ar維護(hù)。
五、總結(jié)
石墨支架頭的溫度操控需要點(diǎn)重視：
均勻性 （熱場規(guī)劃+多區(qū)控溫）
穩(wěn)定性 （升降溫速率+抗氧化辦法）
監(jiān)測精度 （熱電偶/紅外反響）
機(jī)械適配 （熱脹大補(bǔ)償+結(jié)構(gòu)優(yōu)化）
經(jīng)過合理規(guī)劃、資料選擇和實(shí)時(shí)監(jiān)控，可明顯提高石墨支架頭的可靠性和工藝重復(fù)性。
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