石墨坩堝生產(chǎn)過程中如何控制溫度和時(shí)間

在石墨坩堝出產(chǎn)進(jìn)程中，溫度和時(shí)間的控制至關(guān)重要，它們直接影響坩堝的質(zhì)量、功用和使用壽命。以下從成型、燒結(jié)、石墨化等要害出產(chǎn)環(huán)節(jié)，介紹溫度和時(shí)間的控制辦法：
成型環(huán)節(jié)
等靜壓成型
    溫度控制：一般在常溫下進(jìn)行，但需確保環(huán)境溫度安穩(wěn)，避免溫度大幅不堅(jiān)決導(dǎo)致資料功用改動(dòng)。例如，環(huán)境溫度不堅(jiān)決規(guī)劃應(yīng)控制在±5℃以內(nèi)，以保持石墨粉與粘結(jié)劑混合物的物理情況安穩(wěn)，確保成型質(zhì)量。
    時(shí)間控制：加壓保壓時(shí)間是要害參數(shù)，一般根據(jù)坩堝的規(guī)范和形狀而定。關(guān)于小型坩堝，保壓時(shí)間或許在幾分鐘；關(guān)于大型坩堝，保壓時(shí)間或許長(zhǎng)達(dá)幾十分鐘。例如，直徑200mm、高度300mm的石墨坩堝，保壓時(shí)間可設(shè)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(yù)熱可改進(jìn)成型作用。模具預(yù)熱溫度一般控制在50-100℃，預(yù)熱時(shí)間約30-60分鐘。預(yù)熱模具能削減石墨粉與模具之間的摩擦，使資料更簡(jiǎn)略填充模具型腔，前進(jìn)坯體的密度和均勻性。
    時(shí)間控制：包括加壓時(shí)間和卸壓時(shí)間。加壓時(shí)間一般為幾秒到幾十秒，根據(jù)坩堝大小和成型壓力而定。卸壓時(shí)間要恰當(dāng)，過快卸壓或許導(dǎo)致坯體開裂，過慢則影響出產(chǎn)功率。例如，關(guān)于小型模壓石墨坩堝，加壓時(shí)間10-15秒，卸壓時(shí)間5-10秒。
燒結(jié)環(huán)節(jié)
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(yīng)力過大而產(chǎn)生裂紋。例如，從室溫升至500℃，升溫速率可設(shè)定為10℃/min，使坯體內(nèi)部的粘結(jié)劑等有機(jī)物逐漸蒸騰和分化，一起削減氣體逸出對(duì)坯體結(jié)構(gòu)的損壞。
    時(shí)間控制：升溫時(shí)間根據(jù)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(shí)間約為100分鐘。在此進(jìn)程中，要親近重視爐內(nèi)溫度改動(dòng)，確保溫度均勻性，避免部分過熱。
保溫階段
    溫度控制：抵達(dá)燒結(jié)溫度后，需堅(jiān)持溫度安穩(wěn)。燒結(jié)溫度一般在1500 -2500℃之間，詳細(xì)溫度取決于石墨資料的品種和坩堝的功用要求。例如，關(guān)于高純度石墨坩堝，燒結(jié)溫度或許高達(dá)2200-2500℃，以促進(jìn)石墨晶粒的成長(zhǎng)和細(xì)密化。
    時(shí)間控制：保溫時(shí)間是燒結(jié)進(jìn)程的要害參數(shù)，一般為幾小時(shí)到幾十小時(shí)。保溫時(shí)間過短，石墨晶粒成長(zhǎng)不充分，坩堝的密度和強(qiáng)度達(dá)不到要求；保溫時(shí)間過長(zhǎng)，或許導(dǎo)致晶粒過度長(zhǎng)大，下降坩堝的功用。例如，關(guān)于中等規(guī)范的石墨坩堝，在2000℃下保溫時(shí)間可設(shè)定為8-12小時(shí)。
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(huì)使坩堝內(nèi)部產(chǎn)生較大的熱應(yīng)力，導(dǎo)致開裂。例如，從燒結(jié)溫度降至室溫，降溫時(shí)間或許需求十幾個(gè)小時(shí)甚至更長(zhǎng)時(shí)間。
    時(shí)間控制：降溫時(shí)間與升溫時(shí)間類似，取決于降溫速率和政策溫度。在整個(gè)降溫進(jìn)程中，要堅(jiān)持爐內(nèi)氣氛安穩(wěn)，避免石墨氧化。
石墨化環(huán)節(jié)
升溫階段
    溫度控制：升溫速率要嚴(yán)厲控制，一般在1-5℃/min。石墨化進(jìn)程需求在高溫下進(jìn)行，一般溫度高達(dá)2500-3000℃。緩慢升溫有助于削減熱應(yīng)力，避免坯體割裂。例如，從室溫升至2500℃，升溫速率可設(shè)定為3℃/min，升溫時(shí)間約為14小時(shí)。
    時(shí)間控制：升溫時(shí)間較長(zhǎng)，要確保溫度均勻上升。一起，要監(jiān)測(cè)爐內(nèi)各部位的溫度差異，及時(shí)調(diào)整加熱功率，使溫度誤差控制在較小規(guī)劃內(nèi)。
保溫階段
    溫度控制：抵達(dá)石墨化溫度后，要堅(jiān)持溫度安穩(wěn)。在此高溫下，石墨的晶體結(jié)構(gòu)會(huì)產(chǎn)生改動(dòng)，形成更安穩(wěn)的三維有序結(jié)構(gòu)。例如，在2800℃下保溫，使石墨充分石墨化，前進(jìn)其導(dǎo)電性、導(dǎo)熱性和耐高溫功用。
    時(shí)間控制：保溫時(shí)間一般為幾小時(shí)到十幾小時(shí)。保溫時(shí)間的長(zhǎng)短會(huì)影響石墨化的程度和坩堝的功用。例如，關(guān)于高功用石墨坩堝，在2800℃下保溫時(shí)間可設(shè)定為6-8小時(shí)。
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(duì)熱應(yīng)力十分活絡(luò)，快速降溫會(huì)導(dǎo)致結(jié)構(gòu)損壞。例如，從2800℃降至室溫，降溫時(shí)間或許需求幾天時(shí)間。
    時(shí)間控制：降溫進(jìn)程要繼續(xù)監(jiān)測(cè)溫度，可采用分段降溫的辦法，如在不同溫度區(qū)間設(shè)置不同的降溫速率，以確保坩堝質(zhì)量。

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