石墨坩堝生產過程中如何控制溫度和時間
在石墨坩堝出產進程中,溫度和時間的控制至關重要,它們直接影響坩堝的質量、功用和使用壽命。以下從成型、燒結、石墨化等要害出產環節,介紹溫度和時間的控制辦法:
成型環節
等靜壓成型
溫度控制:一般在常溫下進行,但需確保環境溫度安穩,避免溫度大幅不堅決導致資料功用改動。例如,環境溫度不堅決規劃應控制在±5℃以內,以保持石墨粉與粘結劑混合物的物理情況安穩,確保成型質量。
時間控制:加壓保壓時間是要害參數,一般根據坩堝的規范和形狀而定。關于小型坩堝,保壓時間或許在幾分鐘;關于大型坩堝,保壓時間或許長達幾十分鐘。例如,直徑200mm、高度300mm的石墨坩堝,保壓時間可設定為15-20分鐘,以確保壓力充分傳遞,使坯體各部分密度均勻。
模壓成型
溫度控制:一般也在常溫下操作,但模具預熱可改進成型作用。模具預熱溫度一般控制在50-100℃,預熱時間約30-60分鐘。預熱模具能削減石墨粉與模具之間的摩擦,使資料更簡略填充模具型腔,前進坯體的密度和均勻性。
時間控制:包括加壓時間和卸壓時間。加壓時間一般為幾秒到幾十秒,根據坩堝大小和成型壓力而定。卸壓時間要恰當,過快卸壓或許導致坯體開裂,過慢則影響出產功率。例如,關于小型模壓石墨坩堝,加壓時間10-15秒,卸壓時間5-10秒。
燒結環節
升溫階段
溫度控制:升溫速率要緩慢且均勻,一般控制在5-15℃/min。緩慢升溫可避免坯體因熱應力過大而產生裂紋。例如,從室溫升至500℃,升溫速率可設定為10℃/min,使坯體內部的粘結劑等有機物逐漸蒸騰和分化,一起削減氣體逸出對坯體結構的損壞。
時間控制:升溫時間根據政策溫度和升溫速率而定。以升溫至1000℃為例,若升溫速率為10℃/min,則升溫時間約為100分鐘。在此進程中,要親近重視爐內溫度改動,確保溫度均勻性,避免部分過熱。
保溫階段
溫度控制:抵達燒結溫度后,需堅持溫度安穩。燒結溫度一般在1500 -2500℃之間,詳細溫度取決于石墨資料的品種和坩堝的功用要求。例如,關于高純度石墨坩堝,燒結溫度或許高達2200-2500℃,以促進石墨晶粒的成長和細密化。
時間控制:保溫時間是燒結進程的要害參數,一般為幾小時到幾十小時。保溫時間過短,石墨晶粒成長不充分,坩堝的密度和強度達不到要求;保溫時間過長,或許導致晶粒過度長大,下降坩堝的功用。例如,關于中等規范的石墨坩堝,在2000℃下保溫時間可設定為8-12小時。
降溫階段
溫度控制:降溫速率相同要緩慢,一般控制在5-10℃/min。快速降溫會使坩堝內部產生較大的熱應力,導致開裂。例如,從燒結溫度降至室溫,降溫時間或許需求十幾個小時甚至更長時間。
時間控制:降溫時間與升溫時間類似,取決于降溫速率和政策溫度。在整個降溫進程中,要堅持爐內氣氛安穩,避免石墨氧化。
石墨化環節
升溫階段
溫度控制:升溫速率要嚴厲控制,一般在1-5℃/min。石墨化進程需求在高溫下進行,一般溫度高達2500-3000℃。緩慢升溫有助于削減熱應力,避免坯體割裂。例如,從室溫升至2500℃,升溫速率可設定為3℃/min,升溫時間約為14小時。
時間控制:升溫時間較長,要確保溫度均勻上升。一起,要監測爐內各部位的溫度差異,及時調整加熱功率,使溫度誤差控制在較小規劃內。
保溫階段
溫度控制:抵達石墨化溫度后,要堅持溫度安穩。在此高溫下,石墨的晶體結構會產生改動,形成更安穩的三維有序結構。例如,在2800℃下保溫,使石墨充分石墨化,前進其導電性、導熱性和耐高溫功用。
時間控制:保溫時間一般為幾小時到十幾小時。保溫時間的長短會影響石墨化的程度和坩堝的功用。例如,關于高功用石墨坩堝,在2800℃下保溫時間可設定為6-8小時。
降溫階段
溫度控制:降溫速率要極為緩慢,一般不超越2℃/min。高溫下的石墨坩堝對熱應力十分活絡,快速降溫會導致結構損壞。例如,從2800℃降至室溫,降溫時間或許需求幾天時間。
時間控制:降溫進程要繼續監測溫度,可采用分段降溫的辦法,如在不同溫度區間設置不同的降溫速率,以確保坩堝質量。
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