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    石墨發熱體 石墨發熱

    石墨發熱體(graphite heater)


    用石墨材料制成的電爐加熱發熱體部件。石墨具有優良的導電、導熱性能,在特種工業爐為電爐中常用石墨作為發熱體。工業電爐中早期選用石墨電極作發熱體,后選用密度高的高功率電極作發熱體(熔煉石英玻璃也采用石墨電極作發熱體)。半導體工業發展,提煉單晶硅,單晶鍺,砷化鎵、磷化銦等材料的加熱爐選擇高純細結構石墨和各向同性石墨作發熱體。一些特殊的工業爐和實驗爐用炭布或石墨布作發熱體。
    作為加熱爐用石墨發熱體要求產生穩定熱場,所以要求石墨具有質地均勻,有穩定的電阻率。用于單晶制造的石墨發熱體,要求石墨特別潔凈,以避免雜質元素影響單晶純度,其總灰分含量應小于20×10–6,有的要求達到5×10–6。
    常用單晶爐發熱體石墨性能如下:
    體積密度         氣孔率     抗壓強度    比電阻                灰分
    /g•cm–3             /%            /MPa        /Ω•cm                /%
    1.70~1.76    15~20    35~60    (7~15)X10–4    (5~20)×10–4
    石墨發熱體的設計應參照選用石墨的電阻率而定。
    石墨發熱體的機械加工、包裝、運輸、貯藏過程中應該保持潔凈、避免污染。
    石墨發熱體在使用過程中常會出現變形現象,這是由于石墨的蠕變所造成。室溫時石墨蠕變很小,當溫度升到1700℃或更高時,幾小時后可觀察到蠕變,應力消除后,材料中留有殘余應變,造成石墨發熱體塑性變形。反映在實際使用中石墨變形造成熱場不均勻,規格尺寸越大變形越小,顆粒小比顆粒大的石墨變形大。防止石墨發熱體變形的辦法是,在使用前,先空燒一次(先通電升溫)用支架將發熱體支撐住,空燒溫度應大于實際使用溫度100~200℃。為消除熱應力造成石墨發熱體變形,一些廠商將用于發熱體的石墨最大顆粒由0.075mm,擴大至0.5~1mm,取得了較好效果。

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