تستخدم الأفران ذات درجات الحرارة العالية مجموعة متنوعة من المواد، مع التركيز في المقام الأول على المعادن الحرارية والجرافيت، نظرًا لمقاومتها الاستثنائية للحرارة والمتانة. يعتمد اختيار المواد على المتطلبات المحددة لتطبيق الفرن، مثل نطاق درجة الحرارة والنظافة البيئية وطبيعة العمليات التي يتم تنفيذها.
المعادن الحرارية:
تعتبر المعادن الحرارية ضرورية في بناء الأفران ذات درجات الحرارة العالية بسبب نقاط انصهارها العالية ومقاومتها للتآكل ومقاومتها الجيدة للتآكل. ومن أمثلة هذه المعادن التنتالوم (Ta) والتنغستن (W) والرينيوم (Re) والموليبدينوم (Mo) والنيوبيوم (Nb). هذه المواد كثيفة وصلبة ومقاومة للحرارة والتآكل بشكل غير عادي، مما يجعلها مثالية للتطبيقات ذات درجات الحرارة العالية. على سبيل المثال، يُستخدم التنتالوم في شكل رقائق وشرائح، وهي مكونات أساسية في الأفران عالية الحرارة حيث تكون المقاومة الشديدة للحرارة مطلوبة.الجرافيت:
الجرافيت مادة أساسية أخرى تستخدم في المناطق الساخنة في أفران التفريغ. وهي مفضلة بسبب متانتها وتكلفتها المنخفضة، مما يجعلها المادة الأكثر شيوعًا في البيئات الصناعية. تعتبر مناطق الجرافيت الساخنة مناسبة بشكل خاص للأفران حيث يكون الشاغل الأساسي هو المتانة وفعالية التكلفة. ومع ذلك، بالنسبة للتطبيقات التي تتطلب بيئة نظيفة للغاية، يفضل استخدام المناطق الساخنة المعدنية الحرارية.
عناصر التسخين:
عادةً ما تكون عناصر التسخين في الأفران ذات درجة الحرارة العالية مصنوعة من سبائك الألومنيوم المصنوعة من الحديد والكروم أو سبائك النيكل والكروم. يتم اختيار هذه المواد لقدرتها على تحويل الكهرباء بكفاءة إلى حرارة وملاءمتها لتحمل درجات الحرارة العالية. يمكن أن تختلف أشكال هذه العناصر، بما في ذلك الأسطوانية أو شبه الدائرية أو الألواح المسطحة، اعتمادًا على تصميم الفرن ومتطلباته.هيكل الفرن ومكوناته:
عادة ما يتم بناء هيكل الفرن، وهو الهيكل الرئيسي، من مواد حرارية عالية الجودة لضمان الاستقرار والمتانة في درجات الحرارة العالية. ويعد نظام التفريغ جزءًا لا يتجزأ من أجل خلق بيئة منخفضة الضغط، مما يسهل التفاعلات الفيزيائية والكيميائية الأكثر اكتمالاً. تم تصميم نظام التسخين، الذي غالباً ما يعمل بالكهرباء أو الغاز، لرفع درجة حرارة الفرن بسرعة إلى المستويات المطلوبة، والتي يمكن أن تتراوح بين مئات وآلاف الدرجات. يدير نظام التحكم المعلمات مثل درجة الحرارة ومستويات التفريغ، مما يضمن دقة وسلامة العمليات.
