[00314649]宝石长晶炉节能内衬材料的开发及应用
交易价格：
面议
类型：
非专利
技术成熟度：
已有样品
交易方式：
完全转让
联系人：
宁夏技术市场
所在地：宁夏回族自治区银川市
- 服务承诺
- 产权明晰
-
资料保密
对所交付的所有资料进行保密
- 如实描述
技术详细介绍
该项目涉及长晶炉内衬耐火材料的设计和开发工作，人造蓝宝石晶体广泛应用于LED照明、红外军事装置、民用透光材料及半导体生产等领域，其晶体生长设备—宝石长晶炉操作温度高达2200℃，通常以金属钨钼作为内衬，但保温效果差，不利于节能降耗，而且易挥发、变形，影响长晶炉内温度场的稳定，进而降低晶体质量，寿命仅半年。耐火材料具有耐高温、低导热的特性，替代钨钼内衬可以节约资源、降低能耗，是发展趋势，但耐火材料必须满足长晶炉环境纯净、温度场均匀和超高温使用的严苛要求，开发难度极大。近几年国际上仅有俄罗斯和日本有相关产品，但使用中仍存在变形、粘连以及挥发物污染晶体等问题，亟待进行长晶炉用关键耐火材料的开发。项目采用长晶炉温度场的数值模拟，设计了具有梯度功能的多层保温结构；通过内衬关键氧化锆材料脱稳失效机理、微结构设计以及评价方法的基础研究，对材料成分、结构和烧成工艺进行精细化设计和控制，开发了纯度高、高温性能稳定和抗热震性能优良的氧化锆制品，解决了温度场不稳定而造成的晶体开裂，挥发份多而导致的晶体污染等问题，满足了蓝宝石晶体生长需要。项目技术创新点：1.对关键氧化锆材料组成、结构和性能进行一体化设计和控制，突破了氧化锆材料强度、超高温体积稳定性和抗热震性等关键服役性能难以协同提升的技术瓶颈，实现制品综合性能的突破。采用富稳定相的设计思路，解决了氧化锆反复使用后的脱稳失效难题，有效提升了产品的使用寿命；优化材料微观结构，形成相互交错的网状结构，有效提升强度和高温稳定性，其2200℃下蠕变率仅为0.19%，避免了由于高温变形而影响长晶炉温度场的问题，使用寿命提升3倍(超2年，30次)。2.用纯化工艺制造具有高稳定性材料，超高温真空环境下无挥发物污染晶体，对原料进行预处理，利用活化烧结机制实现自结合，避免引入其它结合相，制造过程采用防杂质渗入工艺，解决了高温挥发物沉积在蓝宝石晶棒上而影响其品质的难题。3.通过晶体生长所需温度场的研究和模拟，对内衬结构进行综合配置，用氧化锆、氧化铝耐火材料协同替代金属内衬，形成具有梯度功能的多层结构，节约电能30%以上。项目具有自主知识产权，获得8项授权发明专利，经鉴定产品性能达国际领先水平，填补了国内在大于2200℃的超高温、低挥发、无污染领域没有合适耐火材料的空白，获得洛阳市科技进步一等奖。项目产品生产工艺技术先进成熟，在洛耐院实现产业化，大部分出口韩国和台湾等地，获得了良好的市场应用效果，近3年新增收入10509万元，新增利税2956万元；应用该项目技术可降低能耗30%以上，目前市场晶体生长炉6000余台，每年可节约用电15亿千瓦时，并且可节约中国的钨钼资源，经济效益和社会效益显著。
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