蓝宝石单晶的生长技术及应用研究进展 被引量：54

1

作者 范志刚 刘建军 +3 位作者 肖昊苏 张旺 关春颖 苑立波 《硅酸盐学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2011年第5期880-891,共12页

蓝宝石单晶因其优良的综合性能而成为最重要的中红外光学材料之一,在军民两用中都具有广泛的应用前景。简述蓝宝石单晶的主要性能;综述蓝宝石单晶的几种重要生长方法及其最新研究成果,并分析了各制备方法的优缺点;介绍了蓝宝石单晶的应... 蓝宝石单晶因其优良的综合性能而成为最重要的中红外光学材料之一,在军民两用中都具有广泛的应用前景。简述蓝宝石单晶的主要性能;综述蓝宝石单晶的几种重要生长方法及其最新研究成果,并分析了各制备方法的优缺点;介绍了蓝宝石单晶的应用领域及其一些最新成果;最后指出蓝宝石单晶今后的研究重点:(1)改进现有制备工艺及完善近尺寸成型技术;(2)完善蓝宝石单晶的超光滑加工理论及其技术体系。 展开更多

关键词 蓝宝石单晶 提拉法 导模法 热交换法 光学窗口 整流罩

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泡生法生长蓝宝石单晶的热场改进与模拟优化 被引量：23

2

作者 汪传勇 左然 +1 位作者 Andrey Smirnov Kirill Mazaev 《人工晶体学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2011年第1期83-87,共5页

在泡生法蓝宝石单晶生长中,单晶炉内的热场对晶体质量至关重要。本文首先对单晶炉的顶部热屏、环形加热器和炉底保温进行了改进,然后结合计算机数值模拟,对热场改进前、后晶体的轴向和径向温度梯度、晶体表面温度分布、加热器功率等进... 在泡生法蓝宝石单晶生长中,单晶炉内的热场对晶体质量至关重要。本文首先对单晶炉的顶部热屏、环形加热器和炉底保温进行了改进,然后结合计算机数值模拟,对热场改进前、后晶体的轴向和径向温度梯度、晶体表面温度分布、加热器功率等进行分析对比。结果表明:改进后的倾斜热屏增强了单晶炉内的辐射传热,对已生长出的晶体起到了后热作用,降低了晶体内的热应力;对加热器和底部钼保温层的改进,减小了加热器与坩埚间的热阻,增强了炉内的保温作用,使加热功率降低了约8%。 展开更多

关键词 泡生法 蓝宝石单晶 热场优化 数值模拟

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化学腐蚀法研究蓝宝石单晶中的位错缺陷 被引量：11

3

作者 吕海涛 张维连 +1 位作者 左燕 步云英 《半导体技术》 CAS CSCD 北大核心 2004年第4期48-51,共4页

采用化学腐蚀-金相显微镜法和SEM法观察了CZ法生长的直径50mm的蓝宝石单晶中的位错缺陷.发现位错分布状况为中心较低、边缘较高,密度大约为104～10 5cm-2.在不同温度不同的试剂以及不同的腐蚀时间进行对比结果发现,用KOH腐蚀剂在290℃... 采用化学腐蚀-金相显微镜法和SEM法观察了CZ法生长的直径50mm的蓝宝石单晶中的位错缺陷.发现位错分布状况为中心较低、边缘较高,密度大约为104～10 5cm-2.在不同温度不同的试剂以及不同的腐蚀时间进行对比结果发现,用KOH腐蚀剂在290℃下腐蚀15min时,显示的位错最为清晰、准确,效果最佳. 展开更多

关键词 化学腐蚀 蓝宝石单晶 位错缺陷 KOH腐蚀剂 金相显微镜

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热交换法生长蓝宝石晶体的位错研究 被引量：10

4

作者 柯利峰 黎建明 +2 位作者 苏小平 那木吉拉图 李楠 《人工晶体学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2009年第3期625-628,647,共5页

本文用热交换法生长出a向,尺寸为150 mm×160 mm,重10 kg的低位错蓝宝石晶体,并采用化学腐蚀-金相显微镜法观测了(0001)晶面的位错形貌。结果显示:(0001)晶面的位错腐蚀坑呈三角形,分布较均匀和分散,图像清晰,平均位错密度较低,为... 本文用热交换法生长出a向,尺寸为150 mm×160 mm,重10 kg的低位错蓝宝石晶体,并采用化学腐蚀-金相显微镜法观测了(0001)晶面的位错形貌。结果显示:(0001)晶面的位错腐蚀坑呈三角形,分布较均匀和分散,图像清晰,平均位错密度较低,为2.1×103Pits/cm2;热交换系统保温效果好,能独立控制熔体和晶体的温度梯度,温场起伏小,具有良好的稳定性和可控性,适合用来生长大直径低位错的蓝宝石晶体。 展开更多

关键词 蓝宝石单晶 热交换法 晶体生长 位错

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泡生法蓝宝石不同生长阶段热应力的数值模拟研究 被引量：11

5

作者 杨琳 左然 +1 位作者 苏文佳 娄中士 《材料导报》 EI CAS CSCD 北大核心 2012年第22期134-137,共4页

利用计算机模拟对泡生法蓝宝石单晶各生长阶段的热应力进行了分析,发现晶体中最大热应力位于籽晶与新生晶体交界处或靠近固液界面的晶体边缘,其次位于晶体肩部。在此基础上,针对某一生长阶段讨论了加热器位置和坩埚形状对晶体中热应力... 利用计算机模拟对泡生法蓝宝石单晶各生长阶段的热应力进行了分析,发现晶体中最大热应力位于籽晶与新生晶体交界处或靠近固液界面的晶体边缘,其次位于晶体肩部。在此基础上,针对某一生长阶段讨论了加热器位置和坩埚形状对晶体中热应力分布的影响。结果表明:固液界面处的热应力随着加热器轴向中点与熔体轴向中点的距离L的增加先减后增,当L为190mm时,晶体中热应力最小;随着坩埚底部倒角半径的增加,固液界面处热应力呈上升的趋势。 展开更多

关键词 泡生法 蓝宝石单晶 数值模拟 固液界面热应力

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蓝宝石单晶纳米加工技术的研究 被引量：6

6

作者 袁巨龙 崔丽芬 +2 位作者 张如源 河西敏雄 小林昭 《仪器仪表学报》 EI CAS CSCD 北大核心 1995年第S1期187-192,共6页

为获得蓝室石单晶的镜面，本研究讨论了抛光过程中化学机械抛光的必备条件，并提出了相应的抛光机理。在新的抛光条件下获得了最终表面粗糙度为２ｎｍ的蓝宝石单晶表面。

关键词 蓝宝石单晶 表面粗糙度 加工技术 化学机械抛光 研磨盘 抛光条件 蓝晶石 界面反应 超精密研磨 抛光盘

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蓝宝石单晶精密磨削表面形貌的分形行为研究 被引量：8

7

作者 王秋燕 梁志强 +4 位作者 王西彬 赵文祥 焦黎 吴勇波 周天丰 《机械工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2015年第19期174-181,共8页

如何合理有效地评价光学晶体微结构表面质量,是目前光学元件精密制造与应用领域面临的重要问题。基于分形理论,采用三维和二维盒计数方法对蓝宝石单晶磨削表面形貌进行了分析,结果表明磨削表面的三维分形维数Ds与表面粗糙度呈反比关系,... 如何合理有效地评价光学晶体微结构表面质量,是目前光学元件精密制造与应用领域面临的重要问题。基于分形理论,采用三维和二维盒计数方法对蓝宝石单晶磨削表面形貌进行了分析,结果表明磨削表面的三维分形维数Ds与表面粗糙度呈反比关系,而且三维分形维数越高表面纹理越精细,三维分形维数越低表面缺陷越多。磨削表面截面轮廓的二维分形维数DL分布规律可以反映材料去除方式的变化。当二维分形维数DL沿磨削方向呈强对称分布时,该磨削表面为延性域去除;若呈弱对称性或不规则分布,则该磨削表面为脆性域去除。研究证实了分形方法不仅可用于综合表征蓝宝石磨削表面形貌,还可用于揭示蓝宝石磨削表面的材料去除机理。 展开更多

关键词 分形 蓝宝石单晶 磨削表面 材料去除方式

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泡生法蓝宝石晶体生长工艺的探讨 被引量：8

8

作者 刘丽君 徐家庆 蔡兴民 《哈尔滨工业大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2011年第3期145-148,共4页

为了研究工艺参数对泡生法蓝宝石晶体生长过程及其晶体质量的影响,在自行研制的泡生法蓝宝石晶体生长炉上进行了试验.调整籽晶热交换器水流量及进水温度,并在等径生长期间采用不同的维持功率下降速度,结果表明:热交换器冷却强度对引晶... 为了研究工艺参数对泡生法蓝宝石晶体生长过程及其晶体质量的影响,在自行研制的泡生法蓝宝石晶体生长炉上进行了试验.调整籽晶热交换器水流量及进水温度,并在等径生长期间采用不同的维持功率下降速度,结果表明:热交换器冷却强度对引晶及放肩阶段晶体生长有显著影响,并逐步减弱;维持功率下降速度直接影响等径生长阶段的晶体生长速度和晶体质量,下降太快将导致晶体缺陷密度增加,严重时形成多晶.在晶体生长过程中,合理调节籽晶热交换器的冷却强度,谨慎操控维持功率下降速度是蓝宝石单晶生长成败的关键. 展开更多

关键词 泡生法 蓝宝石单晶 水冷热交换器 维持功率

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导模法生长蓝宝石晶体的退火工艺 被引量：7

9

作者 于海欧 李红军 +3 位作者 徐军 杨秋红 胡克艳 陈伟超 《硅酸盐学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2012年第6期905-909,共5页

采用导模法生长了片状蓝宝石单晶。由于石墨发热体的高温挥发,使晶体尾部产生黑色絮状包裹体,晶体内部生成色心。为了消除片状蓝宝石晶体内的包裹体和色心,在不同气氛下对生长的晶体样品进行了退火处理。退火实验表明,含有包裹体的尾部... 采用导模法生长了片状蓝宝石单晶。由于石墨发热体的高温挥发,使晶体尾部产生黑色絮状包裹体,晶体内部生成色心。为了消除片状蓝宝石晶体内的包裹体和色心,在不同气氛下对生长的晶体样品进行了退火处理。退火实验表明,含有包裹体的尾部样品在1500℃空气中退火20h并以50℃/h的速率降温,可消除晶体内的碳包裹体,晶体变为无色、透明。在氢气中1 600℃退火37 h后,F色心引起的205 nm的吸收峰和Fe3+所引起的200～230nm的吸收峰均被消除。表明高温氢气中退火是消除导模法生长蓝宝石晶体内部F色心和Fe3+吸收的最佳退火方法。 展开更多

关键词 蓝宝石单晶 导模法 包裹体 色心 退火

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引晶直径对泡生法蓝宝石晶体位错及小角度晶界影响的研究 被引量：7

10

作者 陈晨 陈洪建 +4 位作者 于海群 阎文博 刘彩池 王运满 程鹏 《人工晶体学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2013年第12期2556-2561,共6页

利用晶体生长模拟软件CGSim,模拟了引晶过程中晶体的直径对晶体生长初期晶体的热流密度和轴、径向温度梯度的影响。结果表明:随着引晶直径的减小,晶体肩部的热流密度减小,轴向及径向温度梯度减小,因而能有效的减小晶体内的热应力,减少... 利用晶体生长模拟软件CGSim,模拟了引晶过程中晶体的直径对晶体生长初期晶体的热流密度和轴、径向温度梯度的影响。结果表明:随着引晶直径的减小,晶体肩部的热流密度减小,轴向及径向温度梯度减小,因而能有效的减小晶体内的热应力,减少晶体位错及小角度晶界缺陷,提高晶体质量,模拟结果得到了实验的验证。 展开更多

关键词 蓝宝石单晶 引晶直径 数值模拟 位错 小角度晶界

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温梯法生长掺碳强韧化蓝宝石单晶的研究 被引量：5

11

作者 胡克艳 徐军 +3 位作者 唐慧丽 李红军 邹宇琦 杨秋红 《无机材料学报》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2013年第3期307-311,共5页

研究了温梯法生长不同浓度石墨碳掺杂蓝宝石单晶的室温力学性能。实验发现在蓝宝石单晶中,掺入适量石墨碳可以显著提高晶体常温断裂强度和断裂韧性,而不损害晶体的可见和近红外透过性能。当其掺入的石墨浓度为5×10-3时,蓝宝石单晶... 研究了温梯法生长不同浓度石墨碳掺杂蓝宝石单晶的室温力学性能。实验发现在蓝宝石单晶中,掺入适量石墨碳可以显著提高晶体常温断裂强度和断裂韧性,而不损害晶体的可见和近红外透过性能。当其掺入的石墨浓度为5×10-3时,蓝宝石单晶的断裂强度和断裂韧性平均分别提高到752 MPa和2.81 MPa.m1/2,而其可见和近红外透过率依然达80%。掺杂的石墨碳在蓝宝石晶体中部分作为晶格间隙离子,对蓝宝石单晶的开裂具有钉扎作用,达到提高蓝宝石单晶常温力学性能的效果。但是过量石墨碳的掺杂会引起掺质的组分偏析,晶体中出现碳包裹物,从而导致晶体力学性能和光学性能的下降。 展开更多

关键词 蓝宝石单晶 强韧化 掺碳 温梯法

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SAPMAC法生长大尺寸蓝宝石单晶工艺研究 被引量：3

12

作者 姚泰 左洪波 +4 位作者 孟松鹤 韩杰才 张明福 李常青 许承海 《哈尔滨工业大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2007年第5期794-796,共3页

采用冷心放肩微量提拉法（SAPMAC法）在真空条件下，选择〈1010〉方向的籽晶成功生长了尺寸为φ220×200mm的大尺寸蓝宝石晶体，生长时结晶区温度梯度为0．5—1．0℃／mm，生长速度为0．1-2mm／h．对生成晶体的透射率进行了检测，... 采用冷心放肩微量提拉法（SAPMAC法）在真空条件下，选择〈1010〉方向的籽晶成功生长了尺寸为φ220×200mm的大尺寸蓝宝石晶体，生长时结晶区温度梯度为0．5—1．0℃／mm，生长速度为0．1-2mm／h．对生成晶体的透射率进行了检测，测试结果表明在2500—4000cm^-1范围内，1mm厚度蓝宝石晶片的透过率达85％以上． 展开更多

关键词 冷心放肩微量提拉法 蓝宝石单晶 透过率

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应对未来战争的“光学盾牌”——蓝宝石基透明装甲

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作者 王晓亮 赵鹏 +4 位作者 刘发付 黄友奇 李清连 孙军 黄存新 《人工晶体学报》 CAS 北大核心 2023年第12期2210-2214,共5页

本文采用自主设计开发的大尺寸导模(EFG)炉成功制备了尺寸为485 mm×985 mm×12 mm的蓝宝石单晶板材,将其切割、研磨后与玻璃、聚碳酸酯复合为透明装甲样品,其中尺寸为352 mm×341 mm×33 mm样品面密度为79.27 kg/m^(2)... 本文采用自主设计开发的大尺寸导模(EFG)炉成功制备了尺寸为485 mm×985 mm×12 mm的蓝宝石单晶板材,将其切割、研磨后与玻璃、聚碳酸酯复合为透明装甲样品,其中尺寸为352 mm×341 mm×33 mm样品面密度为79.27 kg/m^(2),尺寸为351 mm×342 mm×33 mm的样品面密度为79.38 kg/m^(2)。分别采用直径为7.62 mm和12.7 mm的穿甲燃烧弹对其进行打靶测试,实验结果显示,蓝宝石基透明装甲在100 m 0°法线角射击中,具有优异的抗冲击性能。 展开更多

关键词 蓝宝石单晶 导模法 透明装甲 面密度 打靶实验

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蓝宝石磨削表面微观形貌特征研究 被引量：4

14

作者 杨海成 王银惠 +4 位作者 梁志强 苏瑛 许增奇 郭芮 王西彬 《新技术新工艺》 2018年第3期68-72,共5页

蓝宝石单晶因其耐高温、耐腐蚀及高硬度,广泛应用于兵器、航空与航天等领域。蓝宝石磨削加工表面形貌特征对其后续加工及使用性能有重要影响。为分析不同加工因素下的蓝宝石表面形貌特征,进行了不同结合剂、不同粒度的金刚石砂轮蓝宝石... 蓝宝石单晶因其耐高温、耐腐蚀及高硬度,广泛应用于兵器、航空与航天等领域。蓝宝石磨削加工表面形貌特征对其后续加工及使用性能有重要影响。为分析不同加工因素下的蓝宝石表面形貌特征,进行了不同结合剂、不同粒度的金刚石砂轮蓝宝石磨削试验,利用白光干涉仪对工件表面粗糙度进行了检测,利用扫描电子显微镜对表面微观形貌特征进行了分析。试验结果表明,当磨削深度处于亚微米级尺度内时,树脂结合剂砂轮加工表面质量优于金属结合剂砂轮加工表面质量;减小砂轮磨粒直径有助于提高加工表面质量;较高的砂轮磨削速度不利于获得表面粗糙度值小的加工表面;在脆性断裂去除模式下,蓝宝石表层材料剥落易形成不规则凹坑,光滑台阶状断裂面的形成与蓝宝石单晶解理有关,并且磨削深度越大,加工表面解理断裂特征越显著。 展开更多

关键词 蓝宝石单晶 表面粗糙度 表面形貌 解理断裂

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蓝宝石单晶材料的抗弹仿真分析 被引量：2

15

作者 刘江丽 黄志文 《直升机技术》 2022年第3期10-15,共6页

针对陶瓷材料、金属材料的动态损伤本构模型的基本理论进行了阐述。在此基础上,采用有限元数值分析方法对基准铝靶和蓝宝石单晶/2024航空铝复合靶侵彻深度试验进行了仿真。为了验证所建立模型的可靠性,开展了蓝宝石单晶/2024航空铝复合... 针对陶瓷材料、金属材料的动态损伤本构模型的基本理论进行了阐述。在此基础上,采用有限元数值分析方法对基准铝靶和蓝宝石单晶/2024航空铝复合靶侵彻深度试验进行了仿真。为了验证所建立模型的可靠性,开展了蓝宝石单晶/2024航空铝复合靶侵彻深度试验。对仿真结果与试验结果进行了对比,结果表明建立的数值模型能较好地反映蓝宝石单晶材料的抗弹特性。 展开更多

关键词 本构模型 蓝宝石单晶 数值模拟 侵彻深度试验

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冲击压缩下蓝宝石单晶散射消光的理论计算 被引量：3

16

作者 操秀霞 卢铁城 周显明 《原子与分子物理学报》 CAS CSCD 北大核心 2011年第3期485-493,共9页

考虑局部温升会引起折射率的变化,对蓝宝石体材及其内部绝热剪切带的折射率进行了理论计算.计算结果表明,绝热剪切带以及周围体材的折射率均随波长的增加而减小,并且二者之差在80 GPa、99GPa、132 GPa、183 GPa和255 GPa五个压力点处均... 考虑局部温升会引起折射率的变化,对蓝宝石体材及其内部绝热剪切带的折射率进行了理论计算.计算结果表明,绝热剪切带以及周围体材的折射率均随波长的增加而减小,并且二者之差在80 GPa、99GPa、132 GPa、183 GPa和255 GPa五个压力点处均高于0.02.在此基础上,本文提出并建立了冲击绝热剪切带散射消光的物理模型,并采用离散偶极子近似方法计算了蓝宝石在上述五个压力点处的散射消光谱.计算的散射截面随波长和压力的增加而减小;在计算出剪切带数密度后,所得散射系数与实验数据定性相符.本文研究取得的蓝宝石散射消光认识对于理解脆性材料动态变形的微细观机理及其冲击透明性变化具有一定的参照价值. 展开更多

关键词 蓝宝石单晶 剪切带 光散射 冲击压缩

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一种新型电容式蓝宝石压力传感器 被引量：1

17

作者 宋国庆 林金秋 +1 位作者 张莉新 邹向光 《传感器世界》 2011年第3期20-23,共4页

介绍一种高精密、高稳定、线性度佳、结构简单的新型电容式蓝宝石压力传感器。以圆形C面(0001)取向蓝宝石片作为压力传感器的膜片和基片,并且采用两种方案改善普通电容式蓝宝石压力传感器的非线性特性。第一种方法是在一个基片中央区电... 介绍一种高精密、高稳定、线性度佳、结构简单的新型电容式蓝宝石压力传感器。以圆形C面(0001)取向蓝宝石片作为压力传感器的膜片和基片,并且采用两种方案改善普通电容式蓝宝石压力传感器的非线性特性。第一种方法是在一个基片中央区电极内制作一个圆形无金属电极区(圆形无电极区的直径与中央区电极的直径具有特定比率),提高线性度,改善灵敏度的一致性,但是它以降低传感器的灵敏度为代价的;第二种方法是在圆形基片表面中央区加工一个半球形凹槽,并且在该下凹区内不制作金属电极,能够牺牲很小的灵敏度或不降低灵敏度,换取较大的线性度提高和灵敏度一致性的改善。 展开更多

关键词 电容式压力传感器 蓝宝石单晶 C面(0001)取向蓝宝石 R面(1 102)取向蓝宝石 半球形凹槽 中央电极内的无电极区

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日本开发导电性陶瓷 被引量：2

18

作者 杨晓婵 《现代材料动态》 2003年第9期6-7,共2页

关键词 日本 导电性陶瓷 位错 氧化钛纳米线 蓝宝石单晶

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泡生法生长蓝宝石晶体的气泡缺陷研究 被引量：2

19

作者 张会选 《安徽科技》 2015年第12期39-41,共3页

研究了泡生法生长蓝宝石单晶过程中,单晶内的气泡的产生、分布形态以及形成原因等。结果表明,原料的纯度、固液界面的稳定性是决定气泡分布的关键因素,其中固液界面的稳定性又取决于合理的生长工艺条件,尤其是晶体的生长速率和合适的温... 研究了泡生法生长蓝宝石单晶过程中,单晶内的气泡的产生、分布形态以及形成原因等。结果表明,原料的纯度、固液界面的稳定性是决定气泡分布的关键因素,其中固液界面的稳定性又取决于合理的生长工艺条件,尤其是晶体的生长速率和合适的温场设计。 展开更多

关键词 泡生法 蓝宝石单晶 气泡 生长速率 固液界面

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浅谈钼在蓝宝石行业的应用现状 被引量：2

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作者 周彩红 《中国钼业》 2015年第5期57-60,共4页

本文较为系统地介绍了蓝宝石单晶材料的光学、力学、热学、化学和电学性能,主要应用领域,行业发展现状,以及钼在蓝宝石行业的用途和应用现状。分析表明,钼坩埚在蓝宝石行业的广泛应用将是钼金属未来发展新的市场增长点之一。

关键词 蓝宝石单晶 性质 应用 烧结钼坩埚 旋压钼坩埚

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