Графит ГТМ

Графит ГТМ — рекристаллизованный искусственный графит, получаемый методом термомеханической обработки. В шихту на основе кокса, пека и природного графита вводят карбидообразующие добавки; заготовку подвергают одновременному воздействию высокой температуры и давления, что вызывает пластическую деформацию и уплотнение структуры. Температура графитации — около 2700 °С. Материал отличается высокой плотностью, повышенной механической прочностью и выраженной анизотропией свойств при очень низком содержании примесей. Рекомендован как контейнерный материал для производства изделий полупроводниковой техники.

Тип материала и место в классификации

По способу изготовления ГТМ относится к рекристаллизованным графитам. В отличие от ачесоновского графита, при производстве которого кокс и пек просто спекаются и графитируются без приложения давления, рекристаллизованный графит формируется под нагрузкой. Это позволяет получить плотность, недостижимую методом свободного обжига. Принципиальное следствие — высокая степень преимущественной ориентации кристаллитов, что и обусловливает резкую анизотропию физических свойств.

Среди рекристаллизованных графитов ГТМ занимает нишу высокочистых материалов с контролируемым содержанием металлических примесей. По этому параметру он приближается к классу пиролитического графита, хотя и уступает ему по анизотропии и плотности.

Форма поставки

Графит ГТМ выпускается в двух формах:

• Бруски круглого сечения: диаметр до 250 мм, длина до 150 мм.
• Прямоугольные блоки: типовой размер 550 × 200 × 120 мм.

Из поставляемых заготовок изготавливают готовые изделия механической обработкой. Возможности по изготовлению изделий из графита различных форм и размеров описаны на странице изготовление изделий из графита.

Физико-механические характеристики графита ГТМ

Свойства приведены по двум направлениям относительно оси прессования: параллельно оси (∥) и перпендикулярно оси (⊥). Анизотропия хорошо выражена во всех теплофизических и электрических параметрах.

Характеристика	∥ оси	⊥ оси	Единица
Плотность	1,90–2,05		г/см³
Предел прочности при сжатии	49–69 МПа (500–700 кгс/см²)	29–49 МПа (300–500 кгс/см²)	МПа
Коэффициент теплопроводности (100 °С)	~52	~175	Вт/(м·К)
КТЭ (100 °С)	14	2–4	10⁻⁶ · K⁻¹
Удельное электросопротивление	17–25	4–6	мкОм·м

Примечание. КТЭ — коэффициент теплового расширения. Параллельно оси — вдоль направления прессования, перпендикулярно — поперёк. Теплопроводность пересчитана из ккал/(м·ч·°С) в Вт/(м·К); прочность — из кгс/см² в МПа.

Химическая чистота

Именно высокая чистота является ключевым требованием к контейнерному материалу в производстве полупроводниковых структур: примеси из тигля или лодочки способны диффундировать в кристалл при высокотемпературном синтезе и необратимо ухудшить электрические характеристики изделия.

Показатель	Значение
Зольность	0,001–0,007 %
Fe, Al, Mg — не более	3 · 10⁻⁵ %
Mn, Cu — не более	1 · 10⁻⁵ %

Анизотропия свойств: причины и практическое значение

В кристаллической решётке графита атомы углерода связаны внутри слоёв ковалентными связями (прочными), а между слоями — силами Ван-дер-Ваальса (слабыми). При термомеханической обработке слои ориентируются преимущественно перпендикулярно оси приложения давления. В результате свойства вдоль оси и поперёк неё кардинально различаются.

Практическое следствие для конструктора: при разработке узла из ГТМ необходимо учитывать направление вырезки заготовки относительно оси блока. Теплопроводность поперёк оси прессования в 3–4 раза выше, чем вдоль оси; коэффициент термического расширения — в 4–7 раз ниже поперёк оси. Для термически нагруженных деталей это означает возможность целенаправленного управления тепловым потоком и деформациями за счёт правильной ориентации материала.

Применение графита ГТМ

Полупроводниковая техника

Основное и наиболее требовательное применение — контейнерный материал при выращивании полупроводниковых кристаллов и эпитаксиальных структур: лодочки, тигли, подложкодержатели, экраны. Здесь сочетаются все критические свойства марки: высокая чистота, стабильность при рабочих температурах процесса, химическая инертность к расплавам и газовым средам.

Металлургия и химическая промышленность

В металлургии ГТМ применяется там, где требуются одновременно высокая термостойкость, механическая прочность и чистота материала: в конструкциях высокотемпературных печей, в оснастке для получения чистых металлов и сплавов. В химической промышленности — в аппаратах, контактирующих с агрессивными средами при повышенных температурах, где недопустимо загрязнение от стенок реактора.

Поставка графита ГТМ

Поставляем графит ГТМ в виде стандартных блоков и брусков круглого сечения. Для уточнения наличия на складе, партионности и стоимости — отправьте запрос через форму на сайте или свяжитесь с менеджером. Минимальная партия обсуждается индивидуально.