CN211848205U - 一种用于PVT法感应炉制备SiC单晶的保温筒 - Google Patents
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Abstract
本申请提供了一种用于PVT法感应炉制备SiC单晶的保温筒，包括至少2块外侧碳‑碳复合材料圆弧板、至少2块内侧碳‑碳复合材料圆弧板、碳纤维软毡、石墨绳；全部的外侧碳‑碳复合材料圆弧板通过石墨绳的捆绑连接拼接成一个外侧圆筒；全部的内侧碳‑碳复合材料圆弧板通过石墨绳的捆绑连接拼接成一个内侧圆筒；石墨绳将外侧碳‑碳复合材料圆弧板、碳纤维软毡与所述内侧碳‑碳复合材料圆弧板三者捆绑叠加在一起；高强度的外侧碳‑碳复合材料圆弧板以及内侧碳‑碳复合材料圆弧板作为柔软的碳纤维软毡的支撑骨架；使得保温筒的保温性能更好、自发热较低、散热较低、电阻率较高、不易变形，同时有效避免保温筒中感应电流的产生。
Description
技术领域
本实用新型涉及单晶炉保温材料技术领域，尤其是涉及一种用于PVT法感应炉制备SiC单晶的保温筒。
背景技术
物理气相传输法(PVT法)是目前制备SiC晶体的主要方法，物理气相传输法生长SiC单晶所用的设备简单，并且工艺容易控制，更为重要的是使用该方法能生长出高质量、大尺寸的SiC单晶。目前，物理气相传输法已经被证实是能够生长大尺寸SiC单晶的最有效的方法。
物理气相传输法(PVT法)制备SiC单晶所用到的感应炉中，感应线圈和交流电源相连，交流电源为感应线圈提供交变电流，流过感应线圈的交变电流产生一个通过保温筒的交变磁场，该交变磁场使保温筒内部的石墨坩埚产生涡流来自发热，从而升温至2300℃左右。因此，上述保温筒的特殊的工作环境要求：该保温筒的保温性能好，且材质电阻率高从而尽量避免保温筒本身的自发热，保温筒在高温环境下的稳定不变形。
物理气相传输法(PVT法)制备SiC单晶所用到的感应炉中的保温筒的选材一直存在难点：1).长纤固化毡的保温性能最好，但是其电阻率低，易自发热；2).短纤固化毡的电阻率高且自发热低，但是保温性能不佳且稳定性差，通常是由方料车削成型，各向同性不佳且散热严重；3).碳纤维软毡缠绕筒的保温性能好且自发热低，但是其容易形变且使用寿命很短，固化程度差，使用过程中容易发生变形。
如何提供一种保温性能更好、自发热较低、散热较低、电阻率较高、不易变形的保温筒，同时有效避免保温筒中感应电流的产生，是本领域技术人员急需解决的技术问题。
实用新型内容
本实用新型的目的在于提供一种用于PVT法感应炉制备SiC单晶的保温筒。
为解决上述的技术问题，本实用新型提供的技术方案为：
一种用于PVT法感应炉制备SiC单晶的保温筒，包括至少2块外侧碳-碳复合材料圆弧板、至少2块内侧碳-碳复合材料圆弧板、碳纤维软毡、石墨绳；
所述外侧碳-碳复合材料圆弧板的竖向边部设置有穿绳通孔，所述外侧碳-碳复合材料圆弧板的水平向边部设置有穿绳通孔，石墨绳穿过相邻的两块外侧碳-碳复合材料圆弧板的竖向边部上的穿绳通孔以用于将相邻的两块外侧碳-碳复合材料圆弧板捆绑连接在一起，捆绑连接在一起的相邻的两块外侧碳-碳复合材料圆弧板之间留有缝隙以用于避免接触导电，全部的外侧碳-碳复合材料圆弧板通过石墨绳的捆绑连接拼接成一个外侧圆筒；
所述内侧碳-碳复合材料圆弧板的竖向边部设置有穿绳通孔，所述内侧碳-碳复合材料圆弧板的水平向边部设置有穿绳通孔，石墨绳穿过相邻的两块内侧碳-碳复合材料圆弧板的竖向边部上的穿绳通孔以用于将相邻的两块内侧碳-碳复合材料圆弧板捆绑连接在一起，捆绑连接在一起的相邻的两块内侧碳-碳复合材料圆弧板之间留有缝隙以用于避免接触导电，全部的内侧碳-碳复合材料圆弧板通过石墨绳的捆绑连接拼接成一个内侧圆筒；
所述内侧圆筒套设在所述外侧圆筒之中，且所述碳纤维软毡作为夹心层夹在所述内侧圆筒与外侧圆筒之间；
石墨绳依次穿过所述外侧碳-碳复合材料圆弧板的水平向边部的穿绳通孔、碳纤维软毡、所述内侧碳-碳复合材料圆弧板的水平向边部的穿绳通孔，以用于将外侧碳-碳复合材料圆弧板、碳纤维软毡与所述内侧碳-碳复合材料圆弧板三者捆绑叠加在一起。
优选的，所述保温筒包括3块外侧碳-碳复合材料圆弧板与3块内侧碳-碳复合材料圆弧板。
优选的，相邻的两块外侧碳-碳复合材料圆弧板之间的缝隙与相邻的两块内侧碳-碳复合材料圆弧板之间的缝隙交错布置。
优选的，所述碳纤维软毡为粘胶基碳纤维软毡。
本申请提供了一种用于PVT法感应炉制备SiC单晶的保温筒，包括至少2块外侧碳-碳复合材料圆弧板、至少2块内侧碳-碳复合材料圆弧板、碳纤维软毡、石墨绳；
捆绑连接在一起的相邻的两块外侧碳-碳复合材料圆弧板之间留有缝隙以用于避免接触导电，全部的外侧碳-碳复合材料圆弧板通过石墨绳的捆绑连接拼接成一个外侧圆筒；
捆绑连接在一起的相邻的两块内侧碳-碳复合材料圆弧板之间留有缝隙以用于避免接触导电，全部的内侧碳-碳复合材料圆弧板通过石墨绳的捆绑连接拼接成一个内侧圆筒；
所述内侧圆筒套设在所述外侧圆筒之中，且所述碳纤维软毡作为夹心层夹在所述内侧圆筒与外侧圆筒之间；
石墨绳将外侧碳-碳复合材料圆弧板、碳纤维软毡与所述内侧碳-碳复合材料圆弧板三者捆绑叠加在一起；
本申请中，外侧碳-碳复合材料圆弧板以及内侧碳-碳复合材料圆弧板(也称作碳/碳复合材料)是碳纤维及其织物增强碳基体的复合材料，具有低密度(＜2.0g/cm3)、高强度、高比模量、高导热性、低膨胀系数、摩擦性能好，以及抗热冲击性能好、尺寸稳定性高等优点，是如今在1650℃以上应用的少数备选材料，最高理论温度高达2600℃，因此被认为是最有发展前途的高温材料之一；
本专利结合了碳纤维软毡的高保温性能与外侧碳-碳复合材料圆弧板以及内侧碳-碳复合材料圆弧板的强度高、成型度高等的优点，用高强度的外侧碳-碳复合材料圆弧板以及内侧碳-碳复合材料圆弧板作为柔软的碳纤维软毡的支撑骨架；
使得在保温筒的高度方向上，碳纤维软毡有了外侧碳-碳复合材料圆弧板以及内侧碳-碳复合材料圆弧板的支撑，从而使得碳纤维软毡不会再有形变，而在保温筒的直径方向上，虽然三块外侧碳-碳复合材料圆弧板是由石墨绳捆绑连接实现的软连接，使得三块外侧碳-碳复合材料圆弧板无法严格固定，虽然三块内侧碳-碳复合材料圆弧板是由石墨绳捆绑连接实现的软连接，使得三块内侧碳-碳复合材料圆弧板无法严格固定，但是保温筒的上下两端有与其内径相匹配的顶圆盘盖子和底圆盘，顶圆盘盖子和底圆盘足以支撑起保温筒的圆度；
捆绑连接在一起的相邻的两块外侧碳-碳复合材料圆弧板之间留有缝隙以用于避免接触导电，捆绑连接在一起的相邻的两块内侧碳-碳复合材料圆弧板之间留有缝隙以用于避免接触导电，相邻两块之间隔开不接触，形成断路，避免了感应电流的产生；
由于外侧碳-碳复合材料圆弧板以及内侧碳-碳复合材料圆弧板的抗热冲击性能强，相比碳纤维软毡，外侧碳-碳复合材料圆弧板以及内侧碳-碳复合材料圆弧板可长期重复使用，使用方便，仅定期更换损坏的碳纤维软毡即可，大大节省成本。
附图说明
图1为本实用新型的实施例提供的一种用于PVT法感应炉制备SiC单晶的保温筒的轴向中心面剖视结构示意图(图1中未画出石墨绳)；
图2为图1中的3块外侧碳-碳复合材料圆弧板拼接成的外侧圆筒与3块内侧碳-碳复合材料圆弧板拼接成的内侧圆筒的结构示意图(图2中未画出石墨绳)。
图中：1外侧碳-碳复合材料圆弧板，101外侧碳-碳复合材料圆弧板的竖向边部上的穿绳通孔，102外侧碳-碳复合材料圆弧板的水平向边部上的穿绳通孔，2内侧碳-碳复合材料圆弧板，201内侧碳-碳复合材料圆弧板的竖向边部上的穿绳通孔，202内侧碳-碳复合材料圆弧板的水平向边部上的穿绳通孔，3碳纤维软毡；
4石墨筒，5顶圆盘盖子，6底圆盘。
具体实施方式
为使本实用新型实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本实用新型的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“轴向”、“径向”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。
在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“竖向”以及“水平向”指示的方位或位置关系为基于实际应用中保温筒在感应炉中安装好后的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。
参照图1-2，图1为本实用新型的实施例提供的一种用于PVT法感应炉制备SiC单晶的保温筒的轴向中心面剖视结构示意图(图1中未画出石墨绳)；图2为图1中的3块外侧碳-碳复合材料圆弧板拼接成的外侧圆筒与3块内侧碳-碳复合材料圆弧板拼接成的内侧圆筒的结构示意图(图2中未画出石墨绳)；图中：外侧碳-碳复合材料圆弧板1，外侧碳-碳复合材料圆弧板的竖向边部上的穿绳通孔101，外侧碳-碳复合材料圆弧板的水平向边部上的穿绳通孔102，内侧碳-碳复合材料圆弧板2，内侧碳-碳复合材料圆弧板的竖向边部上的穿绳通孔201，内侧碳-碳复合材料圆弧板的水平向边部上的穿绳通孔202，碳纤维软毡3；石墨筒4，顶圆盘盖子5，底圆盘6。
本申请提供了一种用于PVT法感应炉制备SiC单晶的保温筒，包括至少2块外侧碳-碳复合材料圆弧板1、至少2块内侧碳-碳复合材料圆弧板2、碳纤维软毡3、石墨绳；
所述外侧碳-碳复合材料圆弧板1的竖向边部设置有穿绳通孔101，所述外侧碳-碳复合材料圆弧板1的水平向边部设置有穿绳通孔102，石墨绳穿过相邻的两块外侧碳-碳复合材料圆弧板1的竖向边部上的穿绳通孔101以用于将相邻的两块外侧碳-碳复合材料圆弧板1捆绑连接在一起，捆绑连接在一起的相邻的两块外侧碳-碳复合材料圆弧板1之间留有缝隙以用于避免接触导电，全部的外侧碳-碳复合材料圆弧板1通过石墨绳的捆绑连接拼接成一个外侧圆筒；
所述内侧碳-碳复合材料圆弧板2的竖向边部设置有穿绳通孔201，所述内侧碳-碳复合材料圆弧板2的水平向边部设置有穿绳通孔202，石墨绳穿过相邻的两块内侧碳-碳复合材料圆弧板2的竖向边部上的穿绳通孔201以用于将相邻的两块内侧碳-碳复合材料圆弧板2捆绑连接在一起，捆绑连接在一起的相邻的两块内侧碳-碳复合材料圆弧板2之间留有缝隙以用于避免接触导电，全部的内侧碳-碳复合材料圆弧板2通过石墨绳的捆绑连接拼接成一个内侧圆筒；
所述内侧圆筒套设在所述外侧圆筒之中，且所述碳纤维软毡3作为夹心层夹在所述内侧圆筒与外侧圆筒之间；
石墨绳依次穿过所述外侧碳-碳复合材料圆弧板1的水平向边部的穿绳通孔102、碳纤维软毡3、所述内侧碳-碳复合材料圆弧板2的水平向边部的穿绳通孔202，以用于将外侧碳-碳复合材料圆弧板1、碳纤维软毡3与所述内侧碳-碳复合材料圆弧板2三者捆绑叠加在一起。
在本申请的一个实施例中，所述保温筒包括3块外侧碳-碳复合材料圆弧板1与3块内侧碳-碳复合材料圆弧板2。
在本申请的一个实施例中，相邻的两块外侧碳-碳复合材料圆弧板1之间的缝隙与相邻的两块内侧碳-碳复合材料圆弧板2之间的缝隙交错布置。
在本申请的一个实施例中，所述碳纤维软毡3为粘胶基碳纤维软毡。
本申请提供了一种用于PVT法感应炉制备SiC单晶的保温筒，包括至少2块外侧碳-碳复合材料圆弧板1、至少2块内侧碳-碳复合材料圆弧板2、碳纤维软毡3、石墨绳；
捆绑连接在一起的相邻的两块外侧碳-碳复合材料圆弧板1之间留有缝隙以用于避免接触导电，全部的外侧碳-碳复合材料圆弧板1通过石墨绳的捆绑连接拼接成一个外侧圆筒；
捆绑连接在一起的相邻的两块内侧碳-碳复合材料圆弧板2之间留有缝隙以用于避免接触导电，全部的内侧碳-碳复合材料圆弧板2通过石墨绳的捆绑连接拼接成一个内侧圆筒；
所述内侧圆筒套设在所述外侧圆筒之中，且所述碳纤维软毡3作为夹心层夹在所述内侧圆筒与外侧圆筒之间；
石墨绳将外侧碳-碳复合材料圆弧板1、碳纤维软毡3与所述内侧碳-碳复合材料圆弧板2三者捆绑叠加在一起；
本申请中，外侧碳-碳复合材料圆弧板1以及内侧碳-碳复合材料圆弧板2(也称作碳/碳复合材料)是碳纤维及其织物增强碳基体的复合材料，具有低密度(＜2.0g/cm3)、高强度、高比模量、高导热性、低膨胀系数、摩擦性能好，以及抗热冲击性能好、尺寸稳定性高等优点，是如今在1650℃以上应用的少数备选材料，最高理论温度高达2600℃，因此被认为是最有发展前途的高温材料之一；
本专利结合了碳纤维软毡3的高保温性能与外侧碳-碳复合材料圆弧板1以及内侧碳-碳复合材料圆弧板2的强度高、成型度高等的优点，用高强度的外侧碳-碳复合材料圆弧板1以及内侧碳-碳复合材料圆弧板2作为柔软的碳纤维软毡3的支撑骨架；
使得在保温筒的高度方向上，碳纤维软毡3有了外侧碳-碳复合材料圆弧板1以及内侧碳-碳复合材料圆弧板2的支撑，从而使得碳纤维软毡3不会再有形变，而在保温筒的直径方向上，虽然三块外侧碳-碳复合材料圆弧板1是由石墨绳捆绑连接实现的软连接，使得三块外侧碳-碳复合材料圆弧板1无法严格固定，虽然三块内侧碳-碳复合材料圆弧板2是由石墨绳捆绑连接实现的软连接，使得三块内侧碳-碳复合材料圆弧板2无法严格固定，但是保温筒的上下两端有与其内径相匹配的顶圆盘盖子5和底圆盘6，顶圆盘盖子5和底圆盘6足以支撑起保温筒的圆度；
捆绑连接在一起的相邻的两块外侧碳-碳复合材料圆弧板1之间留有缝隙以用于避免接触导电，捆绑连接在一起的相邻的两块内侧碳-碳复合材料圆弧板2之间留有缝隙以用于避免接触导电，相邻两块之间隔开不接触，形成断路，避免了感应电流的产生；
由于外侧碳-碳复合材料圆弧板1以及内侧碳-碳复合材料圆弧板2的抗热冲击性能强，相比碳纤维软毡3，外侧碳-碳复合材料圆弧板1以及内侧碳-碳复合材料圆弧板2可长期重复使用，使用方便，仅定期更换损坏的碳纤维软毡3即可，大大节省成本。
本实用新型未详尽描述的方法和装置均为现有技术，不再赘述。
本文中应用了具体实施例对本实用新型的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本实用新型的方法及其核心思想。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型原理的前提下，还可以对本实用新型进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本实用新型权利要求的保护范围内。
Claims (4)
1.一种用于PVT法感应炉制备SiC单晶的保温筒，其特征在于，包括至少2块外侧碳-碳复合材料圆弧板、至少2块内侧碳-碳复合材料圆弧板、碳纤维软毡、石墨绳；
所述外侧碳-碳复合材料圆弧板的竖向边部设置有穿绳通孔，所述外侧碳-碳复合材料圆弧板的水平向边部设置有穿绳通孔，石墨绳穿过相邻的两块外侧碳-碳复合材料圆弧板的竖向边部上的穿绳通孔以用于将相邻的两块外侧碳-碳复合材料圆弧板捆绑连接在一起，捆绑连接在一起的相邻的两块外侧碳-碳复合材料圆弧板之间留有缝隙以用于避免接触导电，全部的外侧碳-碳复合材料圆弧板通过石墨绳的捆绑连接拼接成一个外侧圆筒；
所述内侧碳-碳复合材料圆弧板的竖向边部设置有穿绳通孔，所述内侧碳-碳复合材料圆弧板的水平向边部设置有穿绳通孔，石墨绳穿过相邻的两块内侧碳-碳复合材料圆弧板的竖向边部上的穿绳通孔以用于将相邻的两块内侧碳-碳复合材料圆弧板捆绑连接在一起，捆绑连接在一起的相邻的两块内侧碳-碳复合材料圆弧板之间留有缝隙以用于避免接触导电，全部的内侧碳-碳复合材料圆弧板通过石墨绳的捆绑连接拼接成一个内侧圆筒；
所述内侧圆筒套设在所述外侧圆筒之中，且所述碳纤维软毡作为夹心层夹在所述内侧圆筒与外侧圆筒之间；
石墨绳依次穿过所述外侧碳-碳复合材料圆弧板的水平向边部的穿绳通孔、碳纤维软毡、所述内侧碳-碳复合材料圆弧板的水平向边部的穿绳通孔，以用于将外侧碳-碳复合材料圆弧板、碳纤维软毡与所述内侧碳-碳复合材料圆弧板三者捆绑叠加在一起。
2.根据权利要求1所述的一种用于PVT法感应炉制备SiC单晶的保温筒，其特征在于，所述保温筒包括3块外侧碳-碳复合材料圆弧板与3块内侧碳-碳复合材料圆弧板。
3.根据权利要求1所述的一种用于PVT法感应炉制备SiC单晶的保温筒，其特征在于，相邻的两块外侧碳-碳复合材料圆弧板之间的缝隙与相邻的两块内侧碳-碳复合材料圆弧板之间的缝隙交错布置。
4.根据权利要求1所述的一种用于PVT法感应炉制备SiC单晶的保温筒，其特征在于，所述碳纤维软毡为粘胶基碳纤维软毡。
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