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鉬和石墨對比

鉬是一種具有高沸點及高熔點的難熔金屬，處於元素週期表的第五週期第ⅥB族。它具有兩個末被電子充滿的外電子層(N和O層)。1）熔點：不同方法測出鉬的熔點不同，最可靠的資料為2895±10K。僅次於碳、鎢、鎳、鉭和餓。

表3 鉬的密度

2） 熱膨脹：鉬的線膨脹係數與鉬的組織結構和純度有關。用粉末冶金法制取的鉬，降低平均晶粒度，在冷作以後退火，線膨脹係數升高。在20-1600℃範圍內， 單晶鉬的線膨脹係數比多晶鉬稍高，而且隨著溫度的升高，差別增加。在20-100℃，線膨脹係數為4.9×10-6-5.2×10-6/℃。其中高純鉬最 可靠的資料為4.9×10-6/℃。鉬的線膨脹係數約為一般銅材的三分之一到二分之一。這種低的膨脹係數使得鉬材在高溫下尺寸穩定，減少了破裂的危險。

在293-2273K範圍內鉬的相對伸長率用下列經驗公式計算：

3） 導熱率 鉬的熱導率數倍於許多高溫合金，大約為銅的一半。在室溫下鉬的導熱率一般為142.35W/(m·K)。鉬的高溫導熱率與溫度關係特性方面都有明顯的不 同，結果列於圖3。溫度對導熱率有著明顯的影響，鉬的低溫導熱率列於表11中。高熱導率與低熱容的結合使鉬能快速加溫和冷卻，較多數其他金屬形成的熱應力 低。

表11 鉬的低溫導熱率

另 外在1300-2700K之間，單晶鉬的導熱率與晶體的取向無關，而且與含等量雜質的多晶鉬的導熱率沒有差異。W.J.Wbeeler在測量具有變形結構 鉬板試樣導熱率時發現(熱流垂直於軋製方向)，1800～1900K的導熱率由於再結晶生成等軸晶結構，比1400～1800K之間的導熱率幾乎降低了 25％。

4）化學性質：緻密鉬在常溫的空氣中穩定，高於873K溫度時很快氧化成三氧化鉬。氫和鉬一直到後者的熔化溫度都不發生化學反應， 但在1273K溫度左右鉬能吸收大量氫形成固溶體。緻密鉬和氮在1773K溫度時才發生化學反應生成氮化物。高於973K溫度的水蒸氣能將熾熱的鉬氧化成 二氧化鉬。鉬與碳、碳氫化合物或一氧化碳在高於1073K溫度下反應生成碳化鉬(Mo2C)。鉬在常溫下與氟作用，在高於523K以上溫度與氯作用生成 MoCl6和Mo2Cl10。金屬鉬具有良好的耐蝕性。鉬的耐酸腐蝕性能僅次於鎢，常溫下能耐稀硫酸、氫氟酸、磷酸、鹽酸等腐蝕。

石墨：石墨質軟，黑灰色；有油膩感，可污染紙張。硬度為1～2，沿垂直方向隨雜質的增加其硬度可增至3～5。比重為1．9～2．3。在隔絕氧氣條件下，其熔點在3000℃以上，是最耐溫的礦物之一。  

1） 耐高溫型：石墨的熔點為3850±50℃，沸點為4250℃，即使經超高溫電弧灼燒，重量的損失很小，熱膨脹係數也很小。石墨強度隨溫度提高而加強，在 2000℃時，石墨強度提高一倍。 2） 導電、導熱性：石墨的導電性比一般非金屬礦高一百倍。導熱性超過鋼、鐵、鉛等金屬材料。導熱係數隨溫度升高而降低，甚至在極高的溫度下，石墨成絕熱體。 石墨的熱導率為 129 W/(m·K)  3） 化學穩定性：石墨在常溫下有良好的化學穩定性，能耐酸、耐鹼和耐有機溶劑的腐蝕。4） 抗熱震性：石墨在常溫下使用時能經受住溫度的劇烈變化而不致破壞，溫度突變時，石墨的體積變化不大，不會產生裂紋。

鉬與石墨反射性對比：一 般物體吸收光線或者透射光線越強，反射光線越弱，則物體看起來越暗，反射率越小，反之物體吸收光線能力弱，則反射光線就強，則物體看起來就亮，例如大部分 金屬，反射率較大。一般金屬都具有較大的消光係數，鉬也不例外，當光束由空氣入射到金屬表面時，進入金屬內的光振幅迅速衰減，使得進入金屬內部的光能相應 減少，而反射光能增加。消光係數越大，光振幅衰減越迅速，進入金屬內部的光能越少，反射率越高。人們總是選擇消光係數較大，光學性質較穩定的那些金屬作為 金屬膜材料。

綜上所述：鉬的導熱性與石墨相比略高（142.35W/(m·K)〉129 W/(m·K)），熱膨脹係數均較小（低於10-5/℃），反射性鉬優於石墨。鉬在單晶熱場中應用專利：天津市環歐半導體材料技術有限公司有關鉬在熱場中應用發明兩項：

1、 本發明涉及一種用於重摻矽單晶製造的熱系統,包括上保溫筒、下保溫筒、底盤保溫層、支撐蓋、大蓋和導流筒構成,其特徵在於,上保溫筒、下保溫筒和底盤保溫 層採用新型複合隔熱材料；所述複合隔熱材料為碳氈和石墨硬氈層疊而成的多層材料,且在其內表面塗覆有一層光亮的鉬金屬反射層；支撐蓋的材料為石墨硬氈；大 蓋由石墨和石墨硬氈的複合材料製成,其複合材料下層為石墨硬氈,本發明解決了重摻矽單晶拉制過程中由於溫度波動而引起的組分過冷和斷苞難題,提高了重摻砷 單晶軸向電阻率均勻性。

2、本發明涉及一種用於直拉矽單晶爐的熱屏裝置,包括外筒、隔熱層和內筒,還包括熱反射層、隔熱墊I、隔熱墊II, 熱反射層置於外筒與隔熱層之間；隔熱層置於熱反射層與內筒之間；隔熱墊I設置在熱屏裝置上端的外筒和內筒之間,隔熱墊I的一端與隔熱層相接緊配合,隔熱墊 II設置在熱屏裝置底端的外筒和內筒之間,隔熱墊II的一端與隔熱層相接緊配合。本發明的特點是：有效防止鉬片熱反射層反射的熱輻射對晶體的作用,更大程 度加大了晶體的散熱,提高了晶體生長速度。實現了對熔矽更強的保溫,進一步降低了開爐功耗,節省了生產成本。成本低廉、容易實現。

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