Graphite Die cho lò chân khôngNó là một loại khuôn đặc biệt dành riêng cho quá trình tạo hình, thiêu kết hoặc xử lý nhiệt trong môi trường nhiệt độ cao của chân không hoặc khí trơ. Nó được sử dụng rộng rãi trong quá trình sản xuất các vật liệu tiên tiến như cacbua, luyện kim bột, gốm sứ, chất bán dẫn, composite carbon/carbon và hợp kim nhiệt độ cao. Lợi thế cốt lõi của nó là sự ổn định nhiệt độ cao tuyệt vời của vật liệu graphite, độ dẫn nhiệt tốt, hệ số giãn nở nhiệt thấp và khả năng chống sốc nhiệt tuyệt vời, cho phép nó hoạt động ổn định lâu dài trong điều kiện cực d trên 2000 ℃.

Graphite khuôn thường được xử lý từ độ tinh khiết cao, mật độ cao, cường độ cao đẳng tĩnh áp graphite (như ISO 80, Morgan SGL series) hoặc đúc graphite, với cấu trúc vi mô dày đặc và đồng nhất, có hiệu quả có thể làm giảm tác động của tạp chất bay hơi trên độ tinh khiết của sản phẩm. Trong lò chân không, khuôn graphite không chỉ mang vật liệu như một khoang hình thành, mà còn thường tăng gấp đôi như một chất làm nóng hoặc các bộ phận cách nhiệt để đạt được hiệu quả cao và phân phối đồng đều của trường nhiệt. Ví dụ, trong quá trình thiêu kết ép nóng cacbua, khuôn than chì được đặt trong môi trường chân không cùng với mẫu để hoàn thành quá trình dày đặc ở nhiệt độ và áp suất cao; Trong quá trình tăng trưởng silicon đơn tinh thể hoặc cacbonat hóa sợi carbon, khuôn graphite cung cấp các ràng buộc hình học chính xác và đường dẫn nhiệt.

　　Graphite Die cho lò chân khôngTrong một số lĩnh vực công nghiệp như thiết bị công nghệ cốt lõi được sử dụng rộng rãi, phạm vi ứng dụng cụ thể như sau:

I. Lĩnh vực thiêu kết nhiệt độ cao và xử lý nhiệt

Luyện kim bột với cacbua thiêu kết

Khuôn than chì có thể chịu được nhiệt độ cao hơn 2000 ℃, được sử dụng trong lò ép nhiệt chân không để ép các sản phẩm luyện kim bột (như hợp kim vonfram, hợp kim titan) và cacbua (như dao, khuôn), để đảm bảo độ dày đặc vật liệu và độ chính xác kích thước.

Ứng dụng điển hình: khuôn thiêu kết cacbua cần được áp lực thiêu kết ở 1450 ℃. Khuôn than chì đạt được nhiệt độ đồng đều thông qua độ dẫn nhiệt cao, đồng thời khả năng tự bôi trơn của nó làm giảm sức đề kháng phát hành và nâng cao tỷ lệ thành phẩm.

Vật liệu gốm và sản xuất thủy tinh

Trong thiêu kết gốm, khuôn than chì hoạt động như một tấm chịu lực hoặc khuôn đúc, sử dụng hệ số giãn nở nhiệt thấp của nó để ngăn chặn nứt và đảm bảo bề mặt sản phẩm hoàn thiện.

Trong sản xuất thủy tinh, khuôn graphite được sử dụng để sản xuất ống thủy tinh, ống uốn, chai hình dạng đặc biệt, vv. Khả năng chịu nhiệt và trơ hóa học của nó tránh ô nhiễm thành phần thủy tinh, và độ ổn định kích thước cao.

Quá trình xử lý nhiệt chân không

Graphite chết như khung hoặc kẹp, được sử dụng trong chân không dập tắt, ủ và các quá trình khác, hỗ trợ phôi kim loại và dẫn nhiệt đồng đều, ngăn ngừa biến dạng.

Trường hợp điển hình: Việc xử lý nhiệt chân không của các bộ phận hàng không vũ trụ đòi hỏi phải kiểm soát chặt chẽ tính đồng nhất nhiệt độ, và khuôn than chì nâng cao hiệu quả truyền nhiệt bằng cách tối ưu hóa thiết kế, chẳng hạn như cấu trúc tổ ong.

II. Công nghiệp bán dẫn và điện tử

Monocrystalline tăng trưởng và chế biến

Graphite Crucible được sử dụng trong lò phát triển silicon đơn tinh thể, cần đáp ứng độ tinh khiết cực cao (tạp chất kim loại<10 ppm) và tro thấp (<0,1%), ngăn ngừa tạp chất gây ô nhiễm tinh thể silicon.

Graphite chết cũng được sử dụng để hỗ trợ và định vị các quy trình như cắt tấm silicon, đánh bóng, vv, để đảm bảo độ chính xác xử lý.

Đóng gói và kiểm tra thiết bị điện tử

Graphite chết, như một vật liệu chìm nhiệt, được sử dụng trong bao bì tản nhiệt của các thành phần điện tử, độ dẫn nhiệt cao (>100 W/m · K) dẫn nhiệt hiệu quả và kéo dài tuổi thọ của thiết bị.

Trong sản xuất các thiết bị điện tử chân không (như ống sóng đi bộ, magnetron), khuôn than chì được sử dụng để tạo hình và thiêu kết các thành phần chính xác, đảm bảo tính chất điện ổn định.

III. Lĩnh vực năng lượng mới và vật liệu mới

Vật liệu tiêu cực của pin lithium thiêu kết

Khuôn Graphite được sử dụng để thiêu kết chân không các vật liệu cực âm của pin lithium (như than chì, vật liệu composite silicon-carbon), và sự ổn định hóa học của nó tránh phản ứng với vật liệu trong khi độ dẫn nhiệt cao rút ngắn chu kỳ thiêu kết.

Nhu cầu điển hình: Khuôn cần chịu được nhiệt độ cao 1200 ℃, và độ nhám bề mặt Ra<1,6 μm, ngăn vật liệu bám dính.

Gia công sợi carbon và composite

Trong xử lý graphizing của vật liệu cách nhiệt sợi carbon, vật liệu composite carbon carbon, khuôn graphite như một cơ quan nhiệt hoặc cấu trúc hỗ trợ, cần làm việc ổn định lâu dài ở 2600-3000 ℃.

Ví dụ: trong lò than chì chân không ngang, khuôn than chì được sử dụng để xử lý nhiệt độ cao của giấy carbon, graphene và các vật liệu khác, độ tinh khiết cao (>99,99%) tránh sự giới thiệu của tạp chất.

IV. Hàng không vũ trụ và sản xuất d cao

Hợp kim nhiệt độ cao với khuôn hợp kim titan

Khuôn Graphite được sử dụng để đúc chân không chính xác các bộ phận hợp kim nhiệt độ cao như lưỡi động cơ hàng không vũ trụ, đĩa tuabin và các bộ phận khác. Khả năng chịu nhiệt độ cao và hệ số giãn nở nhiệt thấp đảm bảo độ chính xác kích thước bộ phận.

Trường hợp điển hình: khuôn đúc hợp kim titan cần phải chịu được 1600 ℃ ăn mòn tan chảy silic, và khuôn graphite nâng cao tuổi thọ chống oxy hóa thông qua công nghệ phủ bề mặt như lớp phủ SiC.

Hệ thống bảo vệ nhiệt và các bộ phận cấu trúc

Vật liệu composite graphite được sử dụng trong các hệ thống bảo vệ nhiệt của tàu vũ trụ (chẳng hạn như bề mặt khoang tái nhập) với các đặc tính nhẹ và độ bền cao giúp giảm trọng lượng trong khi chịu được nhiệt độ cao để chống lại dòng nhiệt ma sát trong khí quyển.

Khuôn graphite cũng được sử dụng để sản xuất các bộ phận quan trọng như vòi phun động cơ tên lửa, buồng đốt và các bộ phận khác cần đáp ứng các yêu cầu về áp suất cao (≥50 MPa) và gradient nhiệt độ cực d (ΔT>500 ° C/phút).

V. Công nghiệp hóa chất và luyện kim

Ứng dụng môi trường truyền thông ăn mòn

Khuôn than chì được sử dụng trong thiết bị hóa học để sản xuất nồi phản ứng, bộ trao đổi nhiệt, v.v., khả năng chống ăn mòn (tốc độ ăn mòn<0,1 mm/năm) thích nghi với môi trường khắc nghiệt như kim loại nóng chảy (như chất lỏng nhôm), khí axit (như Cl₂), v.v.

Ứng dụng điển hình: Các đĩa than chì được sử dụng trong lò giảm silicon đa tinh thể trong ngành công nghiệp quang điện, đòi hỏi độ thấm khí cao (độ xốp 15-20%) để vận chuyển khí đồng đều.

Đúc liên tục kim loại màu

Graphite chết như đúc liên tục hoặc bán liên tục đúc khuôn cho đồng, nhôm và các kim loại màu khác, dẫn nhiệt và tự bôi trơn của nó nâng cao chất lượng phôi (bề mặt nhẵn, tinh thể đồng nhất), giảm phụ cấp xử lý tiếp theo.

Ví dụ: trong phương pháp đúc liên tục dọc, khuôn than chì làm cho hiệu quả sản xuất phôi hợp kim đồng tăng 30% và tỷ lệ phế liệu giảm 15%.