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：
一、溫度操控的核心應(yīng)戰(zhàn)
石墨的導(dǎo)熱性與熱膨脹
    石墨導(dǎo)熱性好（約100150W/m·K），但高溫下熱膨脹明顯，需防止部分過熱或溫差過大導(dǎo)致的應(yīng)力開裂。
高溫氧化危險
    在非徹底真空或含微量氧氣的環(huán)境中，石墨在>500℃時易氧化（C+O2 → CO/CO2），導(dǎo)致支架頭強度下降。
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（目標(biāo)溫差≤±10℃）。
    在支架頭附近增設(shè)熱反射屏 （如鉬片、石墨氈），削減輻射熱丟失。
多區(qū)控溫 ：
    對大型支架頭分區(qū)域獨立控溫（如PID操控多個熱電偶），補償邊際散熱效應(yīng)。
2.溫度監(jiān)測與反饋
熱電偶選型與安置 ：
    選用鎢錸熱電偶（W-Re）或 C型熱電偶 （最高可達2300℃），直觸摸摸支架頭要害部位（如支撐點、銜接處）。
    防止熱電偶與石墨直接反響（可加裝Al2O2維護套管）。
紅外測溫輔助 ：
    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)“熱震斷裂”）。
程序降溫 ：
    高溫（>1000℃）階段緩冷（3~5℃/min），低溫階段可適當(dāng)加速，防止工件與支架頭收縮不均。
4.抗氧化與維護
真空度堅持 ：
    確保爐內(nèi)真空度（或通入惰性氣體如Ar、N2），防止石墨氧化。
外表涂層 ：
    支架頭外表涂覆SiC 、ZrB2或熱解碳涂層 ，進步抗氧化能力（適用于非全真空環(huán)境）。
5.機械結(jié)構(gòu)適配
熱膨脹補償規(guī)劃 ：
    支架頭與爐體選用浮動銜接 （如石墨繃簧或波紋結(jié)構(gòu)），答應(yīng)高溫膨脹自在位移。
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，添加熱膨脹補償結(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
石墨氧化剝落
真空走漏或維護氣體不足
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維護套管或紅外測溫輔助
四、使用案例
碳纖維熱處理爐 ：
    支架頭需堅持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。
單晶硅生長爐 ：
    石墨支架頭支撐坩堝，控溫精度要求±5℃，需實時紅外監(jiān)測+高純Ar維護。
五、總結(jié)
石墨支架頭的溫度操控需重點重視：
    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/紅外反饋）
    機械適配 （熱膨脹補償+結(jié)構(gòu)優(yōu)化）
    經(jīng)過合理規(guī)劃、資料挑選和實時監(jiān)控，可顯著提高石墨支架頭的可靠性和工藝重復(fù)性。