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碳化硅管式爐與剛玉管式爐對(duì)比

作者:河南鴻爐來(lái)源：原創(chuàng) 發(fā)表時(shí)間：2025-11-06 14:58:20

碳化硅管式爐與剛玉管式爐在材料性能、溫度范圍、應(yīng)用場(chǎng)景及成本等方面存在顯著差異，具體對(duì)比分析如下：

一、材料性能對(duì)比

1、耐溫上限
碳化硅管：連續(xù) 1380 ℃，短時(shí) 1500 ℃；在 N?/Ar 保護(hù)下可耐受 1700–1950 ℃ 。
剛玉管（α-Al?O?）：連續(xù) 1600 ℃，短時(shí) 1800 ℃；但 >1400 ℃ 時(shí)晶?？焖匍L(zhǎng)大，強(qiáng)度下降明顯。
結(jié)論：若工藝＞1400 ℃且需長(zhǎng)壽命，優(yōu)先選“剛玉管”；若≤1380 ℃但要求抗熱震，則碳化硅管更穩(wěn)。

下圖為管式爐剛玉管細(xì)節(jié)

2、耐腐蝕性
碳化硅：除強(qiáng)堿（NaOH、KOH）和 HF 外，對(duì)酸、鹽、Cl?、H?S 均表現(xiàn)優(yōu)異；高溫氧化僅形成 SiO? 保護(hù)膜，失重率小。
剛玉：Al?O? 為中性氧化物，耐酸度高，耐海水、堿液優(yōu)于 SiC；但在含 F?、熔融 Na?CO? 等環(huán)境中易生成 Na?AlF? 而被侵蝕。
結(jié)論：酸性或含氯氣氛選 SiC；堿性或熔融堿選剛玉。

3、抗熱震性
碳化硅：熱導(dǎo)率 80–120 W m?¹ K?¹，線膨脹 4.5×10?? K?¹，可承受 ΔT≈400 ℃ 急冷急熱。
剛玉：熱導(dǎo)率 8–15 W m?¹ K?¹，線膨脹 8×10?? K?¹，ΔT＞200 ℃ 易開(kāi)裂。
結(jié)論：需快速升降溫（≥5 ℃/min）或循環(huán)工藝，選 SiC 管。

碳化硅管式爐點(diǎn)擊查看詳細(xì)參數(shù)

4、機(jī)械強(qiáng)度（常溫/高溫）
室溫抗彎：SiC 300–400 MPa，剛玉 250–350 MPa；
1200 ℃ 抗彎保持率：SiC≈85 %，剛玉≈60 % 。
結(jié)論：高溫承重或長(zhǎng)懸臂工況，SiC 更安全。

二、溫度范圍與耐溫性

1、碳化硅管式爐
長(zhǎng)期使用溫度：可達(dá)1300℃及以上，短期耐受1500℃高溫。
高溫性能：在1600℃大氣氣氛中仍保持穩(wěn)定，適合超高溫工藝需求。

2、剛玉管式爐
長(zhǎng)期使用溫度：通常為1600℃，部分型號(hào)可達(dá)1700℃。
高溫性能：在1380℃下仍能保持結(jié)構(gòu)完整性，但長(zhǎng)期使用可能因熱應(yīng)力導(dǎo)致壽命縮短。

三、選型要點(diǎn)

1、溫度
≤1400 ℃選SiC管即可；若工藝>1400 ℃或含Na、K、Pb等強(qiáng)揮發(fā)金屬，建議改用剛玉管并配合MoSi?發(fā)熱體。

2、爐管尺寸
按“裝舟+20 mm”原則：外徑≥料盒最大外徑+20 mm，長(zhǎng)度≥料長(zhǎng)+200 mm（留法蘭密封與熱膨脹）。

3、溫區(qū)數(shù)
實(shí)驗(yàn)室配方驗(yàn)證用單/雙溫區(qū)；需要梯度燒結(jié)或連續(xù)推舟中試時(shí)選3–6溫區(qū)，保證恒溫帶≥500 mm。

4、氣氛腐蝕性
SiC管對(duì)酸堿、Cl?、H?S均優(yōu)于金屬管，但氧化>1400 ℃會(huì)緩慢失重；若含F(xiàn)?或強(qiáng)堿建議內(nèi)襯剛玉套管。

剛玉管式爐點(diǎn)擊查看詳細(xì)參數(shù)

四、爐管的使用與維護(hù)

①升降溫速率≤3 ℃/min，防止SiC管熱震裂紋。
②法蘭密封圈建議氟橡膠+石墨復(fù)合，耐溫300 ℃、耐酸堿。
③每爐結(jié)束惰性氣體吹掃，避免殘酸吸濕結(jié)露導(dǎo)致管內(nèi)壁點(diǎn)蝕。
④定期檢查管壁厚度，若年失重>1 mm應(yīng)更換，以防高溫爆裂。
⑤發(fā)熱元件與管外壁保持5–8 mm間隙，防止局部過(guò)熱造成SiC管軟化變形。

綜上所述，若您的燒結(jié)溫度在1100–1380 ℃區(qū)間，且粉體或氣氛對(duì)金屬/石英有腐蝕，或在工藝中需要長(zhǎng)恒溫帶、多段梯度，則“碳化硅管式爐是目前性價(jià)比高的選擇；超過(guò)1400 ℃或含強(qiáng)堿金屬蒸氣的工藝，則應(yīng)考慮剛玉爐管管式爐。

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