專利名稱:一種藍(lán)寶石單晶爐保溫結(jié)構(gòu)的制作方法
【專利摘要】本實(shí)用新型提供了一種藍(lán)寶石單晶爐保溫結(jié)構(gòu)。它包括上部保溫結(jié)構(gòu)、下部保溫結(jié)構(gòu)、側(cè)面保溫結(jié)構(gòu)及側(cè)屏頂部的雙層擋板結(jié)構(gòu)，上部保溫結(jié)構(gòu)為圓形鉬隔熱屏及氧化鋯纖維磚保溫結(jié)構(gòu)，側(cè)面保溫結(jié)構(gòu)分內(nèi)外兩層，分別為由氧化鋯纖維磚和氧化鋁磚制成的圓桶形結(jié)構(gòu)，側(cè)面保溫結(jié)構(gòu)頂部搭放兩層環(huán)形氧化鋯纖維磚結(jié)構(gòu)，下部保溫結(jié)構(gòu)為圓形氧化鋯纖維磚保溫層和氧化鋁磚結(jié)構(gòu)，且二者中心留有與支柱直徑相匹配的圓形通孔。本實(shí)用新型具有溫場更加穩(wěn)定、溫度控制精確性和自動化程度更高、設(shè)備可靠性高、制造成本更低等特點(diǎn)。
【專利說明】一種藍(lán)寶石單晶爐保溫結(jié)構(gòu)
[0001](一)

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0002]本實(shí)用新型涉及一種藍(lán)寶石單晶爐熱場結(jié)構(gòu)，具體涉及一種高穩(wěn)定性藍(lán)寶石單晶爐保溫結(jié)構(gòu)。
[0003](二)

【背景技術(shù)】
[0004]藍(lán)寶石單晶具有獨(dú)特的晶格結(jié)構(gòu)、優(yōu)異的力學(xué)性能及良好的熱學(xué)性能，可在接近2000°C高溫的惡劣條件下工作，以其強(qiáng)度高、硬度大、耐沖刷等優(yōu)異的綜合性能被廣泛應(yīng)用于許多特殊領(lǐng)域。
[0005]隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，市場不但對藍(lán)寶石單晶的品質(zhì)與尺寸提出了更高的要求，同時還需要長晶企業(yè)不斷降低生產(chǎn)制造成本。低成本、高質(zhì)量地生長大尺寸藍(lán)寶石單晶已成為當(dāng)前長晶企業(yè)面臨的迫切任務(wù)。
[0006]目前藍(lán)寶石的長晶方法種類較多，包括火焰法、泡生法、導(dǎo)模法、提拉法、坩堝下降法、熱交換法和溫度梯度法等，其中泡生法與熱交換法是目前商業(yè)化生產(chǎn)高品質(zhì)藍(lán)寶石最常用的方法。
[0007]泡生法生長的藍(lán)寶石單晶位錯密度低、熱應(yīng)力小、坩堝可多次使用，制造成本較低。缺點(diǎn)在于設(shè)備穩(wěn)定性較差、自動化程度較低、隔熱屏變形易對溫場造成不良影響。熱交換法通過氦氣及加熱體分別實(shí)現(xiàn)對晶體和熔體部分溫度的控制，有利于整體溫場的精確調(diào)控，設(shè)備自動化程度較高。另外，在晶體生長過程中，坩堝、晶體和加熱區(qū)無任何移動，可以避免由于熔體渦流帶來的缺陷。同時生長出的晶體被熔體包圍，可以控制它的冷卻速率，減少熱應(yīng)力、開裂、位錯等缺陷。熱交換法的主要缺點(diǎn)在于坩堝為一次性使用，且生長過程中需要使用大量氦氣作為冷卻介質(zhì)，生產(chǎn)制造成本較高。
[0008]雖然兩種方法都有各自的優(yōu)勢，但同時也存在很多不足。為克服泡生法的不足，可借鑒熱交換法的優(yōu)勢，對單晶爐保溫結(jié)構(gòu)進(jìn)行改進(jìn)，設(shè)計出更佳合理的單晶爐熱場。
[0009](三)


【發(fā)明內(nèi)容】

[0010]本實(shí)用新型的目的在于提供一種溫場更加穩(wěn)定、溫度控制精確性和自動化程度更高、設(shè)備可靠性高、制造成本更低的藍(lán)寶石單晶爐保溫結(jié)構(gòu)。
[0011]本實(shí)用新型的目的是這樣實(shí)現(xiàn)的:它包括上部保溫結(jié)構(gòu)、下部保溫結(jié)構(gòu)、側(cè)面保溫結(jié)構(gòu)及側(cè)屏頂部的雙層擋板結(jié)構(gòu)，上部保溫結(jié)構(gòu)為圓形鑰隔熱屏及氧化鋯纖維磚保溫結(jié)構(gòu)，側(cè)面保溫結(jié)構(gòu)分內(nèi)外兩層，分別為由氧化鋯纖維磚和氧化鋁磚制成的圓桶形結(jié)構(gòu)，側(cè)面保溫結(jié)構(gòu)頂部搭放兩層環(huán)形氧化鋯纖維磚結(jié)構(gòu)，下部保溫結(jié)構(gòu)為圓形氧化鋯纖維磚保溫層和氧化鋁磚結(jié)構(gòu)，且二者中心留有與支柱直徑相匹配的圓形通孔。
[0012]本實(shí)用新型還有這樣一些技術(shù)特征:
[0013]1、所述的上部保溫結(jié)構(gòu)中氧化鋯纖維磚保溫結(jié)構(gòu)由不銹鋼支架及相同尺寸的圓形鑰片和氧化鋯纖維磚保溫層組成，整體用鑰螺栓和配套螺母連接固定，并在中心留有觀察孔。
[0014]2、所述的側(cè)面保溫結(jié)構(gòu)內(nèi)層圓桶形結(jié)構(gòu)是由兩個半圓氧化鋯纖維磚保溫層拼接而成的圓桶組成，相鄰氧化鋯纖維磚通過定位凹槽和突起固定。
[0015]3、所述的側(cè)面保溫結(jié)構(gòu)外層圓桶形結(jié)構(gòu)是由兩個半圓氧化鋁磚拼接而成的圓桶組成，相鄰氧化鋁磚通過定位凸起和凹槽固定，外層與內(nèi)層同高，并與內(nèi)層搭接接口不重疊。
[0016]4、所述的側(cè)面保溫結(jié)構(gòu)頂部的雙層環(huán)形氧化鋯纖維磚結(jié)構(gòu)每層均由4~8塊環(huán)形氧化鋯纖維磚鑲嵌拼接而成的圓環(huán)組成。
[0017]本實(shí)用新型是通過深入分析熱交換法的優(yōu)勢，并在前期授權(quán)專利號ZL200920100239.0、ZL201120081033.5 及 ZL201320222749.1 的基礎(chǔ)上，對冷心放肩微量提拉法單晶爐的保溫結(jié)構(gòu)重新進(jìn)行設(shè)計，形成一種溫場更加穩(wěn)定、溫度控制精確性和自動化程度更高、設(shè)備可靠性高、制造成本更低的新型藍(lán)寶石單晶爐的保溫結(jié)構(gòu)。
[0018]本實(shí)用新型的有益效果有:氧化鋯耐高溫、導(dǎo)熱系數(shù)小(氧化鋯在金屬氧化物當(dāng)中導(dǎo)熱系數(shù)最低)，在超高溫隔熱應(yīng)用方面具有獨(dú)特優(yōu)勢。氧化鋯纖維磚還具有良好的機(jī)械性能和精確的幾何尺寸。氧化鋯配合氧化鋁保溫結(jié)構(gòu)保溫效果好、溫場穩(wěn)定、生產(chǎn)成本較低。
[0019]1、本實(shí)用新型的高穩(wěn)定性藍(lán)寶石單晶爐保溫結(jié)構(gòu)，爐內(nèi)溫場穩(wěn)定性高，溫度易調(diào)節(jié)，平均溫度梯度較小，易于精確控溫并實(shí)現(xiàn)自動化控制。
[0020]2、本實(shí)用新型的高穩(wěn)定性藍(lán)寶石單晶爐保溫結(jié)構(gòu)，頂部的環(huán)形氧化鋯擋板設(shè)計，緩解了以往單晶爐由于頂部熱場缺陷，造成的頂部溫梯過大的現(xiàn)象，保證了晶體肩部平均穩(wěn)定的結(jié)晶速度，晶體肩部氣泡得到有效控制，同時也降低了晶體生長過程中所形成的熱應(yīng)力。
[0021]3、本實(shí)用新型的高穩(wěn)定性藍(lán)寶石單晶爐保溫結(jié)構(gòu)，側(cè)屏采用陶瓷磚結(jié)構(gòu)解決了傳統(tǒng)鑰屏接口分配不均、容易變形進(jìn)而影響溫場，且需要經(jīng)常維修的問題，可大幅度提升工藝運(yùn)轉(zhuǎn)次數(shù)，提聞廣能，。
[0022]4、本實(shí)用新型的高穩(wěn)定性藍(lán)寶石單晶爐保溫結(jié)構(gòu)，下屏的設(shè)計增強(qiáng)了爐體底部的保溫效果，減少因變形而產(chǎn)生的熱量流失，保證底部較好溫梯結(jié)構(gòu)，使晶體底部平穩(wěn)生長。
[0023]5、本實(shí)用新型的高穩(wěn)定性藍(lán)寶石單晶爐保溫結(jié)構(gòu)，整體溫場梯度設(shè)計合理，易于形成合理的放肩角度，使氣泡容易排出，從而生長出大尺寸，高質(zhì)量的藍(lán)寶石晶體。
[0024]6、本實(shí)用新型的高穩(wěn)定性藍(lán)寶石單晶爐保溫結(jié)構(gòu)，整體溫場穩(wěn)定，維修量小，可有效降低生產(chǎn)成本。
[0025](四)

【附圖說明】

[0026]圖1為本實(shí)用新型結(jié)構(gòu)示意圖；
[0027]圖2-圖4為上部氧化皓纖維磚保溫層結(jié)構(gòu)示意圖；
[0028]圖5為上部鑰隔熱屏結(jié)構(gòu)示意圖。
[0029](五)

【具體實(shí)施方式】
[0030]下面結(jié)合附圖對本實(shí)用新型進(jìn)行詳細(xì)說明:
[0031]圖1為本實(shí)施例高穩(wěn)定性的單晶爐保溫結(jié)構(gòu)示意圖，該整體結(jié)構(gòu)共由上、側(cè)和下三部分保溫結(jié)構(gòu)組成，其上部保溫結(jié)構(gòu)是由不銹鋼支架7、氧化鋯纖維轉(zhuǎn)保溫層8和底部的多層圓形鑰片6組成，整體結(jié)構(gòu)通過連桿連接而成；側(cè)面保溫結(jié)構(gòu)內(nèi)、外層分別為兩個半圓氧化鋯纖維磚保溫層拼接而成的圓桶I和兩個半圓氧化鋁磚拼接而成的圓桶2，頂部搭放雙層環(huán)形氧化鋯纖維磚結(jié)構(gòu)3 ;底部保溫結(jié)構(gòu)中上面為與側(cè)面保溫結(jié)構(gòu)氧化鋯纖維磚保溫層圓桶內(nèi)徑相配合的圓形氧化鋯纖維磚保溫層4，下面為圓形氧化鋁磚結(jié)構(gòu)5，且二者心部均留有與支柱相匹配的圓形通孔9。
[0032]圖2-圖5分別為單晶爐熱場結(jié)構(gòu)中的上部保溫結(jié)構(gòu)中氧化鋯纖維磚保溫結(jié)構(gòu)與圓形鑰片結(jié)構(gòu)。厚度為hi的氧化鋯保溫層由4~8塊環(huán)形氧化鋯纖維磚鑲嵌拼接而成，拼接處有相配合的凸起Rl和凹槽R2固定，且圓面上與連接桿對應(yīng)位置有圓孔D3。圓形鑰片心部有如圖所示的觀察孔10。本實(shí)施例中的側(cè)面保溫結(jié)構(gòu)中內(nèi)、外層結(jié)構(gòu)除直徑、材料不同夕卜，結(jié)構(gòu)相同，兩個半圓氧化鋯纖維磚保溫層拼接而成的圓桶結(jié)構(gòu)，半環(huán)接合處同樣有相互配合的凸起和凹槽固定。
【權(quán)利要求】
1.一種藍(lán)寶石單晶爐保溫結(jié)構(gòu)，其特征在于它包括上部保溫結(jié)構(gòu)、下部保溫結(jié)構(gòu)、側(cè)面保溫結(jié)構(gòu)及側(cè)屏頂部的雙層擋板結(jié)構(gòu)，上部保溫結(jié)構(gòu)為圓形鑰隔熱屏及氧化鋯纖維磚保溫結(jié)構(gòu)，側(cè)面保溫結(jié)構(gòu)分內(nèi)外兩層，分別為由氧化鋯纖維磚和氧化鋁磚制成的圓桶形結(jié)構(gòu)，側(cè)面保溫結(jié)構(gòu)頂部搭放兩層環(huán)形氧化鋯纖維磚結(jié)構(gòu)，下部保溫結(jié)構(gòu)為圓形氧化鋯纖維磚保溫層和氧化鋁磚結(jié)構(gòu)，且二者中心留有與支柱直徑相匹配的圓形通孔。
【文檔編號】C30B15-00GK204298507SQ201420545157
【發(fā)明者】左洪波, 楊鑫宏, 張學(xué)軍, 李鐵 [申請人]哈爾濱奧瑞德光電技術(shù)股份有限公司