真空精密鑄造爐主要用于生產(chǎn)的高溫合金異形部件,它們主要應(yīng)用于航空航天、能源發(fā)電、汽車等行業(yè)。 真空精密鑄造爐是在真空環(huán)境下,將預(yù)先合金化的金屬原料進(jìn)行感應(yīng)加熱熔化并在真空環(huán)境下澆注到鑄模內(nèi),制成所需的鑄件。 在常規(guī)工業(yè)中所需的多數(shù)是等軸晶精密鑄件,而在航空航天及燃?xì)廨啓C(jī)行業(yè)中所需的是采用定向凝固以及單晶鑄件,這主要是由于定向凝固鑄件和單晶鑄件可在溫的工作環(huán)境下仍然具非常的性能。
真空感應(yīng)熔煉爐是在真空條件下,利用中頻感應(yīng)加熱原理,使金屬熔化的真空冶煉成套設(shè)備,它是用來生產(chǎn)鎳基高溫合金、精密合金、不銹鋼、強(qiáng)度鋼等特種合金材料的重要精煉冶煉設(shè)備。按照所熔煉材料類型來劃分,真空感應(yīng)熔煉爐可以分為母合金熔煉爐和變形合金熔煉爐;按照爐子類型劃分,真空感應(yīng)熔煉爐可以分為周期爐和半連續(xù)爐。
,把高純度的多晶硅原料放入高純石英坩堝,通過石墨加熱器產(chǎn)生的高溫將其熔化;然后,對熔化的硅液稍做降溫,使之產(chǎn)生一定的過冷度,再用一根固定在籽晶軸上的硅單晶體(稱作籽晶)插入熔體表面,待籽晶與熔體熔和后,慢慢向上拉籽晶,晶體便會在籽晶下端生長;接著,控制籽晶生長出一段長為100mm左右、直徑為3~5mm的細(xì)頸,用于消除高溫溶液對籽晶的強(qiáng)烈熱沖擊而產(chǎn)生的原子排列的位錯,這個過程就是引晶;隨后,放大晶體直徑到工藝要求的大小,一般為75~300mm,這個過程稱為放肩;接著,突然提高拉速進(jìn)行轉(zhuǎn)肩操作,使肩部近似直角;然后,進(jìn)入等徑工藝,通過控制熱場溫度和晶體提升速度,生長出一定直徑規(guī)格大小的單晶柱體;后,待大部分硅溶液都已經(jīng)完成結(jié)晶時,再將晶體逐漸縮小而形成一個尾形錐體,稱為收尾工藝。這樣一個單晶拉制過程就基本完成,進(jìn)行一定的保溫冷卻后就可以取出。
國外以美國KAYEX公司為代表,生產(chǎn)全自動硅單晶體生長爐。KAYEX公司是目前世界上大,的硅單晶體生長爐制造商之一。KAYEX的產(chǎn)品早在80年代初就進(jìn)入中國市場,已成為中國半導(dǎo)體行業(yè)使用多的品牌。該公司生長的硅晶體生長爐從抽真空-檢漏-熔料-引晶-放肩-等徑-收尾到關(guān)機(jī)的全過程由計算機(jī)實行全自動控制。晶體產(chǎn)品的完整性與均勻性好,直徑偏差在單晶全長內(nèi)僅±1mm。主要產(chǎn)品有CG3000、CG6000、KAYEX100PV、KAYEX120PV、KEYEX150,Vision300型,投料量分別為30kg、60kg、100kg、120kg、150kg、300kg。
面向過程的仿真軟件FEMAG為用戶提供了可以深入研究的數(shù)值工具,用戶通過有效的計算機(jī)模擬可以設(shè)計和優(yōu)化工作流程。通過對單晶爐熱場的仿真計算,優(yōu)化設(shè)計單晶爐的機(jī)械結(jié)構(gòu),在拉晶過程中以仿真結(jié)果設(shè)定合理的理論拉晶曲線,就可以在實際生產(chǎn)中是完全可以生長出合格的單晶硅棒。 [2]
多晶硅鑄錠爐主要用于太陽能級多晶硅錠的大生產(chǎn),它采用的多晶硅定向凝固技術(shù),將硅料高溫熔融后通過特殊工藝定向冷凝結(jié)晶,從而達(dá)到太陽能電池生產(chǎn)用多晶硅品質(zhì)的要求,是一種適用于長時間連續(xù)工作,、高可靠性、自動化程度高的智能化大生產(chǎn)設(shè)備。