一種水平定向區(qū)熔結(jié)晶制備法中的單晶生長(zhǎng)爐用水平箱式發(fā)熱體的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及大尺寸板狀單晶及共晶制備過(guò)程中所使用的發(fā)熱體，具體涉及水平定向區(qū)熔結(jié)晶制備法單晶生長(zhǎng)爐用水平箱式發(fā)熱體。
【背景技術(shù)】
[0002]稀土摻雜YAG單晶具有光學(xué)均勻性好、機(jī)械強(qiáng)度高、物化性能穩(wěn)定、導(dǎo)熱系數(shù)高、抗熱沖擊，并且在室溫下就可實(shí)現(xiàn)脈沖和連續(xù)等多種激光方式的運(yùn)轉(zhuǎn)。因此在軍事、工業(yè)和醫(yī)療方面都獲得了廣泛的應(yīng)用。氧化鋁基共晶陶瓷高溫下具有優(yōu)異的抗氧化性、抗腐蝕性和力學(xué)性能，充分滿足人們?cè)谙冗M(jìn)航空航天領(lǐng)域?qū)Ω邷亟Y(jié)構(gòu)材料的苛刻要求，具有極大的工程應(yīng)用前景和潛在經(jīng)濟(jì)價(jià)值。因此，近年來(lái)此種單晶及共晶材料了引起世界各國(guó)的廣泛關(guān)注。但在稀土摻雜YAG單晶及氧化鋁基共晶陶瓷水平定向區(qū)熔結(jié)晶制備中所用的烏克蘭頓涅茨公司生產(chǎn)的UKAK-2型單晶生長(zhǎng)爐中的圓筒形和籠狀的發(fā)熱體并不能滿足實(shí)驗(yàn)的需求，所以設(shè)計(jì)新型的水平箱式發(fā)熱體來(lái)完成實(shí)驗(yàn)。
[0003]現(xiàn)有的區(qū)熔法加熱體是感應(yīng)線圈，大部分是圓筒形和籠狀的，不能耐長(zhǎng)時(shí)間，且線圈內(nèi)所有金屬都會(huì)被感應(yīng)加熱，隨著水平導(dǎo)軌移動(dòng)，線圈內(nèi)金屬的形狀會(huì)發(fā)生變化，對(duì)持續(xù)穩(wěn)步的加熱不利。我們所設(shè)計(jì)的發(fā)熱體為水平箱式發(fā)熱體，解決了高溫條件下大尺寸氧化鋁-釔鋁石榴石共晶陶瓷的水平定向區(qū)熔結(jié)晶制備中單晶爐用發(fā)熱體的設(shè)計(jì)問(wèn)題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明為了克服上述現(xiàn)有技術(shù)的不足，而提供一種水平定向區(qū)熔結(jié)晶制備法中的單晶生長(zhǎng)爐用水平箱式發(fā)熱體。
[0005]本發(fā)明的一種水平定向區(qū)熔結(jié)晶制備法中的單晶生長(zhǎng)爐用水平箱式發(fā)熱體，它包括上層、下層及多根豎直鎢棒，下層為平行設(shè)置的平行鎢棒一、平行鎢棒二、平行鎢棒三和平行鎢棒四，上層包含平行設(shè)置的“U”形鎢棒一、“U”形鎢棒二和“U”形鎢棒三；其中，“U”形鎢棒一兩端頭分別設(shè)置連接點(diǎn)一和連接點(diǎn)五，平行鎢棒二兩端頭分別設(shè)置連接點(diǎn)二和連接點(diǎn)六，平行鎢棒三兩端頭分別設(shè)置連接點(diǎn)三和連接點(diǎn)七，平行鎢棒四兩端頭分別設(shè)置連接點(diǎn)四和連接點(diǎn)八；所述的連接點(diǎn)一通過(guò)豎直鎢棒與設(shè)置在“U”形鎢棒一一端頭上的連接點(diǎn)九連接，所述的連接點(diǎn)二通過(guò)豎直鎢棒與設(shè)置在“U”形鎢棒一另一端頭上的連接點(diǎn)十連接，連接點(diǎn)三通過(guò)豎直鎢棒與設(shè)置在“U”形鎢棒二一端頭上的連接點(diǎn)十一連接，連接點(diǎn)四通過(guò)豎直鎢棒與設(shè)置在“U”形鎢棒二另一端頭上的連接點(diǎn)十二連接，連接點(diǎn)六通過(guò)豎直鎢棒與設(shè)置在“U”形鎢棒三一端的連接點(diǎn)十四連接，連接點(diǎn)七通過(guò)豎直鎢棒與設(shè)置在“U”形鎢棒三另一端的連接點(diǎn)十五連接。
[0006]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果是:
[0007]在制備稀土摻雜YAG單晶及氧化鋁基共晶陶瓷時(shí)需要將原材料放置在鉬制舟形坩禍內(nèi)，裝入單晶爐中，若是繼續(xù)采用圓筒形或籠狀的感應(yīng)線圈加熱，會(huì)出現(xiàn)的不利情況有不能耐長(zhǎng)時(shí)間，且線圈內(nèi)所有金屬都會(huì)被感應(yīng)加熱，隨著水平導(dǎo)軌移動(dòng)，線圈內(nèi)金屬的形狀會(huì)發(fā)生變化，對(duì)持續(xù)穩(wěn)步的加熱不利，并且由于圓筒形或籠狀的感應(yīng)線圈加熱時(shí)各個(gè)部位相對(duì)鉬制舟形坩禍的距離不相等，造成加熱不均勻，而這些使用此次的水平箱式發(fā)熱體則可以解決這些問(wèn)題。
[0008]本發(fā)明的水平定向區(qū)熔結(jié)晶制備中單晶生長(zhǎng)爐用水平箱式發(fā)熱體所使用的材料為鎢，原因在于鎢是稀有高熔點(diǎn)金屬，硬度很大，蒸氣壓很低，蒸發(fā)速度也較小，并且鎢的化學(xué)性質(zhì)很穩(wěn)定，適合用作發(fā)熱體材料。此水平箱式發(fā)熱體的最高溫度為2200°C，能承受的最大功率為50KW。與原有的發(fā)熱體相比，主要更改點(diǎn)在于:原發(fā)熱體為圓筒形或籠狀，加熱過(guò)程中線圈內(nèi)所有金屬都會(huì)被感應(yīng)加熱，隨著水平導(dǎo)軌移動(dòng)，線圈內(nèi)金屬的形狀會(huì)發(fā)生變化，對(duì)持續(xù)穩(wěn)步的加熱不利，改成水平箱型后，加熱過(guò)程中金屬依然會(huì)變形，但是由于兩端電極的拉扯作用可以使變形量減少，從而改進(jìn)實(shí)驗(yàn)條件，并且水平箱型此種形狀正好可以匹配需要制造的產(chǎn)品的形狀，切合度較高。
【附圖說(shuō)明】
[0009]圖1為本發(fā)明水平箱式發(fā)熱體結(jié)構(gòu)示意圖的正視圖；
[0010]圖2為圖1的俯視圖；
[0011]圖3為圖1的側(cè)視圖；
[0012]圖4為圖1的仰視圖。
【具體實(shí)施方式】
[0013]【具體實(shí)施方式】一:本實(shí)施方式的一種水平定向區(qū)熔結(jié)晶制備法中的單晶生長(zhǎng)爐用水平箱式發(fā)熱體，它包括上層、下層及多根豎直鎢棒2，下層為平行設(shè)置的平行鎢棒一 1-1、平行鎢棒二 1-2、平行鎢棒三1-3和平行鎢棒四1-4，上層包含平行設(shè)置的“U”形鎢棒一
4-l、“U”形鎢棒二4-2和“U”形鎢棒三4-3 ;其中，“U”形鎢棒一 4_1兩端頭分別設(shè)置連接點(diǎn)一 7-1和連接點(diǎn)五7-5，平行鎢棒二 1-2兩端頭分別設(shè)置連接點(diǎn)二 7-2和連接點(diǎn)六7_6，平行鎢棒三1-3兩端頭分別設(shè)置連接點(diǎn)三7-3和連接點(diǎn)七7-7，平行鎢棒四1-4兩端頭分別設(shè)置連接點(diǎn)四7-4和連接點(diǎn)八7-8 ;所述的連接點(diǎn)一 7-1通過(guò)豎直鎢棒2與設(shè)置在“U”形鎢棒一 4-1 一端頭上的連接點(diǎn)九7-9連接，所述的連接點(diǎn)二 7-2通過(guò)豎直鎢棒2與設(shè)置在“U”形鎢棒一 4-1另一端頭上的連接點(diǎn)十7-10連接，連接點(diǎn)三7-3通過(guò)豎直鎢棒2與設(shè)置在“U”形鎢棒二 4-2 —端頭上的連接點(diǎn)i^一 7-11連接，連接點(diǎn)四7-4通過(guò)豎直鎢棒2與設(shè)置在“U”形鎢棒二 4-2另一端頭上的連接點(diǎn)十二 7-12連接，連接點(diǎn)六7-6通過(guò)豎直鎢棒2與設(shè)置在“U”形鎢棒三4-3 —端的連接點(diǎn)十四7-14連接，連接點(diǎn)七7-7通過(guò)豎直鎢棒2與設(shè)置在“U”形鎢棒三4-3另一端的連接點(diǎn)十五7-15連接。
[0014]【具體實(shí)施方式】二:本實(shí)施方式與【具體實(shí)施方式】一不同的是:陽(yáng)極鎢棒5是由平行鎢棒五5-1、平行鎢棒六5-2、平行鎢棒七5-3和I根豎直鎢棒2構(gòu)成，所述的平行鎢棒五
5-1、平行鎢棒六5-2、平行鎢棒七5-3與“U”形鎢棒一4-l、“U”形鎢棒二 4_2和“U”形鎢棒三4-3處于同一平面，且平行鎢棒五5-1位于水平箱式發(fā)熱體前端；所述的平行鎢棒五5-1的一端為陽(yáng)極接頭7-17，另一端與平行鎢棒六5-2的一端連接，平行鎢棒六5-2的另一端與平行鎢棒七5-3 —端連接，平行鎢棒七5-3的另一端與豎直鎢棒2 —端連接，豎直鎢棒2的另一端與連接點(diǎn)五7-5連接。其它與【具體實(shí)施方式】一相同。
[0015]【具體實(shí)施方式】三:本實(shí)施方式與【具體實(shí)施方式】一不同的是:平行鎢棒五5-1、平行鎢棒六5-2與平行鎢棒七5-3均為垂直連接。其它與【具體實(shí)施方式】一相同。
[0016]【具體實(shí)施方式】四:本實(shí)施方式與【具體實(shí)施方式】一不同的是:陰極鎢棒6是由平行鎢棒八6-1、平行鎢棒九6-2、平行鎢棒十6-3和I根豎直鎢棒2構(gòu)成；所述的平行鎢棒八6-1、平行鎢棒九6-2、平行鎢棒十6-3與“U”形鎢棒一 4-l、“U”形鎢棒二 4_2和“U”形鎢棒三4-3處于同一平面，且平行鎢棒八6-1位于水平箱式發(fā)熱體前端；其中，平行鎢棒八6-1一端為陰極接頭7-18，另一端與平行鎢棒九6-2的一端連接，平行鎢棒九6-2的另一端與平行鶴棒十6-3的一端連接，平行鶴棒十6-3的另一端與豎直鶴棒2的一端連接，豎直鶴棒2的另一端與連接點(diǎn)八7-8連接。其它與【具體實(shí)施方式】一相同。
[0017]【具體實(shí)施方式】五:本實(shí)施方式與【具體實(shí)施方式】一不同的是:平行鎢棒八6-1、平行鎢棒九6-2與平行鎢棒十6-3均為垂直連接。其它與【具體實(shí)施方式】一相同。
[0018]【具體實(shí)施方式】六:本實(shí)施方式與【具體實(shí)施方式】一不同的是:所述的連接點(diǎn)一 7-1、連接點(diǎn)二 7-2、連接點(diǎn)三7-3、連接點(diǎn)四7-1、連接點(diǎn)五7-5、連接點(diǎn)六7_6、連接點(diǎn)七7_7和連接點(diǎn)八7-8均與支腿3連接。其它與【具體實(shí)施方式】一相同。
[0019]【具體實(shí)施方式】七:本實(shí)施方式與【具體實(shí)施方式】一不同的是:所述的發(fā)熱體通過(guò)設(shè)置于發(fā)熱體前端的鎢管體一 5端頭，設(shè)置于發(fā)熱體前端鎢管體二 6端頭作為電源的正負(fù)極連接處，對(duì)發(fā)熱體進(jìn)行通電加熱。其它與【具體實(shí)施方式】一相同。
[0020]本
【發(fā)明內(nèi)容】
不僅限于上述各實(shí)施方式的內(nèi)容，其中一個(gè)或幾個(gè)【具體實(shí)施方式】的組合同樣也可以實(shí)現(xiàn)發(fā)明的目的。
[0021]下面用舉例進(jìn)一步闡述應(yīng)用本發(fā)明所做的一些實(shí)驗(yàn):
[0022]實(shí)施例1:
[0023]在烏克蘭頓涅茨公司生產(chǎn)的UKAK-2型單晶生長(zhǎng)爐中應(yīng)用本發(fā)明的水平箱式發(fā)熱體生長(zhǎng)氧化鋁-釔鋁石榴石共晶陶瓷。將致密化后原料1.0Kg裝入處理好的舟形鉬制坩禍內(nèi)，裝爐；首先開通冷卻循環(huán)系統(tǒng)，然后抽真空，給此次使用的水平箱式發(fā)熱體通電，加熱升溫。隨著溫度的升高，真空度出現(xiàn)輕微波動(dòng)，但在升溫過(guò)程中始終控制真空度在5.0X 1-3Pa以上。在功率增加到17.5kW時(shí)，真空度出現(xiàn)波動(dòng)，原料開始融化。繼續(xù)升高功率至21.7kff,在此條件下穩(wěn)定4小時(shí)，進(jìn)行充分化料，化料時(shí)的真空度應(yīng)維持在5.0X 10_3Pa以上。將籽晶緩慢移入水平箱式發(fā)熱體的高溫區(qū)內(nèi)，籽晶的位置位于坩禍的幾何中心處。使熔體接觸籽晶3mm，保持熔晶40min，開始提拉，保持一定的生長(zhǎng)速度，生長(zhǎng)10