第3期
单晶生长炉用氧化钇稳定二氧化锆耐火制品
作者:程庆先编译
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期号 : 2022 年, 第3期
关键词: 单晶生长炉,氧化钇稳定二氧化锆耐火制品
内容简介

在为高温窑炉和装置内衬选配高效耐火材料时,需根据各种破坏因素的侵蚀特点,是温度和气相介质的成分。针对在单晶生产炉内使用的耐火材料提出了特殊的要求:因为单晶的生长需要在可控质气相介质的装置内进行,因此其所使用的耐火材料在低温和高温范围内应该具有性能的稳定性和抗升华性。单晶生长时与控制其他因素的同时,还要特别关注气相的纯度,如果向装置内气体介质中掺入最少量的无关杂质,就会导致所培育单晶质量的劣化,首先就是降低其光学技术特征。

与CaO、MgO等稳定的二氧化锆相比,Y2O3稳定二氧化锆制成的耐火材料的主要优点是在具有高耐火度,低导热性,随着温度升高导热性也变化小,同时还具有高的抗升华性能。由于Y2O3与ZrO2的蒸发速度相近,接近2 500 ℃时材料组成中也没有发现明显的变化。除此之外,由于混杂的阳离子尺寸比Zr4+离子大10%~20%,而电子比Y3+离子少,因而Y2O3在ZrO2中的立方固溶体在低温和高温下都具有最稳定的性能。

根据上述原理,乌克兰耐火材料研究院的研究人员研究出了由8%~11% Y2O3稳定的ZrO2和22%~25% Y2O3稳定的ZrO2制备高耐火度二氧化锆制品(两种产品型号为ЦИС-1Т和ЦИС-2)的生产工艺,并按照该工艺进行了生产。产品类型有:适合用于单晶生长装置的盖子、圆筒、无耳坩埚、以及圆环、圆盘、各种型号尺寸的带榫口的扇形板(ТУ У 23.2-00190503-405:2005)。

ЦИС-1Т和ЦИС-2这两种型号制品具有如下性能指标:w(ZrO2+HfO2)分别为 87%~91.0%和73.0%~77.0%,Y2O3 分别为8.0%~11.0%和22.0%~25.0%,Fe2O3≤0.3%,显气孔率≤25%,耐压强度分别≥35 MPa和≥45 MPa。所研制生产的氧化锆产品已经成功应用于工业化单晶生长装置上,保证了其所要求工艺参数的高质量。

(程庆先编译自俄刊《新型耐火材料》2021,№5)  

 

 

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