鎢坩堝的主要應用領域有哪些？

憑藉鎢材極高的熔點、優異的高溫強度、良好的熱導率以及在真空或惰性氣氛中化學惰性強等特性，鎢坩堝的應用領域非常廣泛。

一、半導體單晶生長

1.矽（Si）單晶提拉（Czochralski）

在矽單晶生長過程中，坩堝必須承受約 1400 ℃ 以上的高溫，並與熔融矽長時間接觸而不發生化學反應。鎢制坩堝憑藉其高溫強度和化學穩定性，成為高端晶體生長設備中承載熔體的首選材料。

2.砷化鎵（GaAs）、氮化鎵（GaN）等 III–V 族半導體

這些材料的熔點更高、對純度要求更嚴，生長溫度往往需要達到 1500 ℃ 以上。W坩堝能提供穩定、高純的熔體環境，確保所制得單晶具有低位元錯密度和高電性能一致性。

二、高溫合金與功能材料熔煉

1.鈷基、鎳基高溫合金

航空發動機渦輪葉片、燃氣輪機等關鍵部件採用的高溫合金，需要在高達 1500–1700 ℃ 的真空或惰性氣氛中進行真空電弧熔煉或感應熔煉。W坩堝可在這些極端工況下保持尺寸穩定和力學完整性。

2.鎢合金、錸合金及稀貴金屬

含鎢、錸、鉑、鈀等稀貴金屬的合金熔煉工藝溫度高、對容器要求苛刻。鎢制坩堝絕熱性好、抗蠕變性能優異，能夠承載高熔點金屬長時間熔煉。

3.氧化物與碳化物陶瓷材料

如碳化矽（SiC）、氮化矽（Si₃N₄）、氧化鋯（ZrO₂）等功能陶瓷，在 2000–2400 ℃ 左右燒結或熔融時，鎢制坩堝可作為內襯或模具使用。

鎢坩堝圖片

三、核工業與放射性材料處理

1.核燃料製備

在鈾、釷金屬的高溫熔煉與鑄錠工藝中，W坩堝因其低中子吸收截面（約 2.7 b）和優異的抗輻照性能，被用於核燃料塊或靶材製備。

2.放射性廢物高溫處理

將高放廢液或廢料轉化為玻璃或陶瓷固體時，需在高溫真空或惰性氣氛下進行熔融。鎢坩堝可承擔高溫化學環境中的長期運行，減少二次污染風險。

四、真空冶金與電子束熔煉

1.電子束熔煉（EBM）

EBM 設備中常用W坩堝承載金屬粉末或金屬塊，在真空狀態下用電子束束流進行熔煉、精煉。此坩堝的高溫耐受性和抗蒸發性能確保了熔煉過程的潔淨度和金屬純度。

2.真空熱處理與熱等靜壓（HIP）

W坩堝在熱等靜壓爐中也經常用作坩堝或內套，以支撐和密封粉末預製件，保證高溫高壓下組織緻密化。

五、材料科學研究與高溫分析

1.差示掃描量熱（DSC）與熱重（TG）測試

高溫熱分析儀器中，鎢坩堝可以用於 2000 ℃ 以上的樣品測量，研究材料相變、熱解和氧化行為。

2.高通量材料研發平臺

近年來，科研機構搭建的高通量熔煉和篩選平臺中，W坩堝常用於並行小尺寸樣品的自動化合成、快照式性能測試，推動新材料快速發現。

鎢坩堝圖片

六、新能源與功能材料製備

1.熱電材料

SiGe、PbTe、Bi₂Te₃ 等熱電合金或納米複合材料的熔煉與結晶，W坩堝可提供高純、高溫、惰性環境，保證熱電性能和材料穩定性。

2.太陽能電池材料

GaAs、CdTe、CIGS 等光伏材料單晶或薄片生長過程中，需要高溫熔體處理。鎢坩堝因其潔淨度和穩定性，成為該領域的重要器具。