热壁炉中的甑是关键部件，在各种工业和研究应用中必须承受高温并保持纯度。材料的选择取决于温度范围、抗热震性和特定应用的纯度要求等因素。常见的材料包括金属（如不锈钢、钼）、陶瓷和石英，每种材料都具有不同的优势和局限性。例如，陶瓷和石英在高纯度半导体制造中表现出色，但比较脆，而金属具有耐久性，但在超净工艺中可能会带来污染。了解这些权衡有助于优化半导体退火或生物医学植入物烧结等特定用例的性能。
要点说明：
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甑的主要材料
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金属:
- 不锈钢 :成本效益高，经久耐用，但仅限于较低温度（~1000°C）。
- 钼/钨 :高温稳定性（高达 2000°C）和最小污染，是半导体扩散等超洁净工艺的理想选择。
- 镍基合金 :兼顾强度和抗氧化性，适用于中温环境。
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陶瓷:
- 氧化铝或氧化锆基陶瓷可承受超过 1600°C 的高温，且具有惰性，因此适用于高纯度应用，例如 mpcvd 机器 钻石合成。
- 缺点 :在快速加热/冷却循环过程中容易受到热冲击。
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石英:
- 纯度高，对红外线有极高的透明度，用于半导体退火。温度限制在 ~1200°C 以下，在机械应力作用下易碎。
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金属:
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材料选择标准
- 温度范围 :石墨（高达 3000°C）在极端高温下的性能优于金属和陶瓷，但需要惰性气氛来防止氧化。
- 抗热震性 :金属比陶瓷/石英更能承受快速的温度变化。
- 纯度要求 :石英和陶瓷可最大限度地减少半导体或生物医学应用中的污染。
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配置和应用
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石墨甑
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- 使用碳毡/石墨箔层，以实现均匀的热量分布。常用于石墨烯合成或粉末冶金。
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全金属蒸馏器
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- 钼/不锈钢结构，适用于洁净环境（如半导体晶片加工）。
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混合设计
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- 在复合材料生产中，将石墨隔热材料与金属支架相结合，可实现性能平衡。
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石墨甑
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特定行业的考虑因素
- 半导体制造 :用于硅晶片退火的石英甑，确保无金属污染。
- 生物医学工程 :用于烧结生物兼容植入物的陶瓷烧结炉，因其具有化学惰性。
- 快速成型制造 :利用其机械坚固性，对 3D 打印部件进行后处理的金属甑。
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新兴趋势
- 碳碳复合材料 :重量轻、热稳定性好，在航空航天材料研究中日益受到重视。
- 陶瓷基复合材料 :增强高温炉的抗热震性。
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汇总表：
| 材料类型 | 温度范围 | 主要优势 | 常见应用 |
|---|---|---|---|
| 金属 | 温度高达 2000°C | 耐用、抗热震 | 半导体扩散、3D 打印 |
| 陶瓷 | 高达 1600°C+ | 高纯度、惰性 | MPCVD 金刚石合成、生物医学 |
| 石英 | 温度高达 1200°C | 纯度极高，红外透明 | 半导体退火 |
| 石墨 | 高达 3000°C | 极强的耐热性 | 石墨烯合成、粉末冶金 |
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