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小木虫论坛-学术科研互动平台 » 专业学科区 » 机械 » 机械设计 » 石墨坩埚结构设计问题
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红葡萄

金虫 (正式写手)

[求助] 石墨坩埚结构设计问题

大家好。
求助大家一个问题：石墨坩埚一般都是平口的形状，就像普通水杯一样。现在我想设计成斜口的形状（具体哪种斜口方式最优？），不知道斜口时是否存在应力集中点，如果其余条件相同，不予考虑的话，其于平口相比，寿命问题如何呢？
先谢谢大家了。
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科学的大道上，只有不畏攀登的人才能到达顶峰。
1楼 2012-08-21 11:25:49
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红葡萄

金虫 (正式写手)
谢谢楼上找了这么多帖子。我一个个看。
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科学的大道上，只有不畏攀登的人才能到达顶峰。
2楼2012-08-29 15:00:22
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wmy_candymm

木虫 (著名写手)

我行我素

【答案】应助回帖

liuqh: 应助指数+1, 谢谢热心应助 2012-08-31 10:16:19
石墨坩埚现在的生产加工工艺已经很成熟了，可以加工成你需要的任何形状，这方面你不用担心，并且石墨坩埚是压合成型的对于高纯石墨来说机械加工性能很好，不用担心此类问题，我们做线性蒸发源的，坩埚形状很复杂，制作都没有问题。真正需要考虑的问题是石墨坩埚有一定的渗透性，需要加表面涂层，如果你的蒸发材料是液态蒸发的，需要考虑该问题，但如果你的材料是固态升华的应该问题不大。涂层分为氮化硼，碳化硅，以及热解碳几种，国内可能做不了，一般都发往德国去做，这样的制作成本会很高。如果是常规的坩埚能够满足的不如直接从厂家买省钱，Kurt J Lesker或者Nor-Cal都有卖的。
坩埚的设计主要和蒸发材料以及蒸发均匀性等相关，请参考，谢谢！
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Amanisonlyassickashissecretes.
3楼2012-08-30 12:42:30
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红葡萄

金虫 (正式写手)
★
liuqh: 金币+1, 鼓励讨论 2012-08-31 10:16:52
引用回帖:
3楼: Originally posted by wmy_candymm at 2012-08-30 12:42:30
石墨坩埚现在的生产加工工艺已经很成熟了，可以加工成你需要的任何形状，这方面你不用担心，并且石墨坩埚是压合成型的对于高纯石墨来说机械加工性能很好，不用担心此类问题，我们做线性蒸发源的，坩埚形状很复杂，制 ...

谢谢你给的很多建议。加工石墨件形状确实不是问题，我比较关心是加工后的形状使用寿命。当然一般而言，大家倾向于圆形，我也是这么考虑，但是我同时想想在圆形的顶部斜着去掉一部分（这是为了适应工艺需要），于是我比较担心是否在高温下(1900度)这种结构容易破裂。确实如你所言，我也意识到石墨的渗透性，故一般都是取高密度的石墨，如1.82。但是这又带来一个问题，因为密度这么高时，一般是用细颗粒的石墨等静压而成，一般情况下，细颗粒材料的抗热震行较差，所以温度变化较大时，坩埚容易开裂。为之奈何？
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4楼2012-08-31 09:23:26
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wmy_candymm

木虫 (著名写手)

我行我素

【答案】应助回帖

在高温下(1900度)，是相当高的温度了，那就取决于你的结构设计了，首先形状，是否应力足够释放，厚度等等，要通过初步的计算，然后才可以做实验，最后确定。
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Amanisonlyassickashissecretes.
5楼2012-08-31 15:44:53
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红葡萄

金虫 (正式写手)
引用回帖:
5楼: Originally posted by wmy_candymm at 2012-08-31 15:44:53
在高温下(1900度)，是相当高的温度了，那就取决于你的结构设计了，首先形状，是否应力足够释放，厚度等等，要通过初步的计算，然后才可以做实验，最后确定。

是呀，这正是我比较关心的问题。计算的话，有种“不知从何说起”的感觉。高人，能帮帮我吗？
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6楼2012-09-01 09:38:31
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wmy_candymm

木虫 (著名写手)

我行我素

【答案】应助回帖

我觉得，还是首先要有个参考，比如以前做过的实验，用的坩埚是多厚的，加工工艺如何，等等，还和蒸发材料的性质有关，是升华还是蒸发，这对于受热均匀有一定的影响。你这么高的温度，蒸发源和基板的距离应该很大吧，这样材料利用率就会很小了，这点也要考虑。
提供一种给你，用于E-Beam Source的99.9995%碳含量的坩埚，温度可以达到2500℃，呈广口状，厚度基本要2.5mm左右，我说的都是此存小于6mm的开口。请参考
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Amanisonlyassickashissecretes.
7楼2012-09-03 12:00:15
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红葡萄

金虫 (正式写手)
引用回帖:
7楼: Originally posted by wmy_candymm at 2012-09-03 12:00:15
我觉得，还是首先要有个参考，比如以前做过的实验，用的坩埚是多厚的，加工工艺如何，等等，还和蒸发材料的性质有关，是升华还是蒸发，这对于受热均匀有一定的影响。你这么高的温度，蒸发源和基板的距离应该很大吧， ...

是的，我也不断在以前的基础上改进，好不好，就要等实验结果了，但是周期很长----几个月吧。你提到的那种坩埚能耐2500度，材质应该不错，但是我没有找到所用石墨的牌号。另外我用的石墨坩埚是内高330mm，内径280mm，与你提到的坩埚差别挺大的。谢谢你呀，解答了这么多。“广口状”我能理解成圆形的吗？
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8楼2012-09-04 17:15:37
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wmy_candymm

木虫 (著名写手)

我行我素

【答案】应助回帖

对的，圆形，广口就是指上面的口比下面的口大，侧视图是个倒梯形的。
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Amanisonlyassickashissecretes.
9楼2012-09-05 10:10:20
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红葡萄

金虫 (正式写手)
引用回帖:
9楼: Originally posted by wmy_candymm at 2012-09-05 10:10:20
对的，圆形，广口就是指上面的口比下面的口大，侧视图是个倒梯形的。

这是真是个不错的想法。我在设计中已经采用了。多谢。
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10楼2012-09-05 11:13:58
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