Fil de molybdène solide est un matériau métallique rare avec un point de fusion élevé, une résistance élevée et d'excellentes propriétés thermoélectriques. Il est largement utilisé dans de nombreux champs techniques haut de gamme tels que la fabrication de semi-conducteurs, le revêtement sous vide, l'éclairage, les systèmes de champs thermiques, etc. Dans ces applications, les propriétés physiques du fil de molybdène déterminent directement son efficacité de travail et son stabilité. L'un des facteurs clés affectant les propriétés physiques du fil de molybdène est sa pureté. De légers changements dans la pureté du fil de molybdène peuvent provoquer des différences significatives dans ses propriétés physiques telles que la conductivité, la conductivité thermique, le coefficient de dilatation thermique et la densité.
Changements de conductivité
La conductivité du fil de molybdène a un impact direct sur ses performances dans les systèmes électroniques, électrothermiques et électriques. Le molybdène de haute pureté a une excellente conductivité électrique, et sa résistivité est proche de 4,8 × 10 ^ -8 Ω Ω · m. Avec l'augmentation de la teneur en impureté, en particulier la présence d'impuretés telles que l'oxygène, le carbone, le fer et le silicium, les centres de diffusion d'électrons seront générés dans la structure du réseau, entravant le mouvement des électrons libres et réduisant considérablement la conductivité du fil de molybdène.
Dans les scénarios de contrôle à haute fréquence, à haute densité ou à haute densité, tels que le soudage par faisceau d'électrons, l'usinage électrofilé (EDM) ou les dispositifs de dopage semi-conducteur, la diminution de la conductivité entraînera directement une augmentation de la consommation d'énergie du système, une augmentation de la production de chaleur, un problème de résistance et une précision de contrôle réduite. L'amélioration de la pureté du fil de molybdène peut supprimer efficacement le phénomène de l'augmentation de la résistance, prolonger la durée de vie et améliorer la stabilité des performances électriques.
Influence de la conductivité thermique
Le molybdène a une excellente conductivité thermique et sa conductivité thermique est d'environ 138 W / (M · K) à température ambiante. La taille de la conductivité thermique affecte directement l'efficacité de la distribution de chaleur du fil de molybdène dans les systèmes de champs thermiques, les radiateurs à vide et les sources de lumière électrique. Plus la pureté du fil de molybdène est élevée, moins les impuretés sont distribuées dans le réseau, plus la vibration thermique du réseau est ordonnée, et plus la conduction de l'énergie thermique est efficace.
En raison de la différence de masse entre les atomes d'impureté et les atomes de molybdène et le décalage du réseau, le fil de molybdène à basse pureté forme une source de diffusion de résistance thermique à l'intérieur du cristal, entraînant une obstruction de la transmission d'énergie thermique, réduisant ainsi la conductivité thermique. En particulier dans les situations où une dissipation de chaleur rapide ou une stabilité à haute température est nécessaire, une pureté insuffisante provoquera une surchauffe locale, conduisant à une ablation, à une déformation ou à une défaillance des composants. L'utilisation de fil de molybdène de haute pureté peut améliorer considérablement les capacités de gestion de l'énergie thermique et l'uniformité du champ thermique.
Fluctation du coefficient de dilatation thermique
Le coefficient de dilatation thermique linéaire du matériau de molybdène est d'environ 4,8 × 10 ^ -6 / K dans la plage de la température ambiante à 1000 ° C. Cette caractéristique détermine sa stabilité dimensionnelle pendant le cycle thermique. Lorsque le fil de molybdène est utilisé pour le contrôle du déplacement de précision ou la prise en charge des composants structurels dans des conditions de différence de température extrême, la stabilité du coefficient de dilatation thermique est extrêmement élevée.
Lorsque le fil de molybdène contient des éléments d'impureté tels que l'oxygène, l'azote et le carbone, il est facile de former des structures de seconde phase telles que les oxydes et les carbures aux joints de grains ou aux grains intérieurs. Ces structures contiennent des comportements d'expansion thermique différents du corps du molybdène, entraînant des coefficients de détenance thermique inégaux du matériau dans son ensemble, ce qui entraîne finalement des problèmes tels qu'une déformation thermique accrue du dispositif, un décalage dimensionnel et un écart d'interface. Le fil de molybdène de haute pureté peut maintenir une meilleure stabilité dimensionnelle thermique en raison de sa structure monocristalline et aucune interférence d'impureté.
Densité et densité structurelle
La densité théorique du molybdène est de 10,2 g / cm³. Dans des conditions de haute pureté, les cristaux à l'intérieur du fil de molybdène sont densément disposés, avec peu de défauts et une faible porosité, ce qui est plus proche de la densité théorique. Au contraire, en raison de la présence de défauts structurels tels que les inclusions d'impuretés, les pores et les intercouches, la densité réelle du fil de molybdène à basse pureté diminue, la structure est lâche et sa résistance mécanique globale et sa stabilité thermique sont affectées.
La réduction de la densité entraînera également des effets secondaires tels que la distribution inégale d'une capacité thermique spécifique, de la concentration de contrainte et de l'interruption des trajets de conduction thermique. Au cours des changements soudains de la charge thermique ou du fonctionnement haute puissance, le fil de molybdène basse densité est plus sujet aux fissures de fatigue thermique ou aux fractures locales. Par conséquent, le fil de molybdène à haute pureté est plus stable et fiable dans le domaine de la fabrication haut de gamme en raison de sa forte densité structurelle et de sa forte prévisibilité des paramètres physiques.
Influence du magnétisme et du comportement électronique
Le molybdène lui-même est un métal non magnétique, mais certaines impuretés de métal de transition (telles que le fer, le nickel et le cobalt) ont certains magnétisme, qui introduiront les moments magnétiques locaux, détruisent la symétrie des orbites électroniques et affecteront la précision de la réponse du fil de molybdène dans les systèmes de contrôle magnétique ou les parcours du faisceau d'électrons. L'utilisation de fil de molybdène de haute pureté dans un équipement de contrôle magnétique peut considérablement améliorer la contrôlabilité et la répétabilité du système.
De plus, la pureté affecte également la stabilité du fil de molybdène dans le comportement électronique quantique, telles que la distribution des charges de surface, les caractéristiques des émissions de champ, le coefficient d'émission d'électrons secondaires, etc., qui affecte indirectement ses performances dans les sources d'ions, les électrodes et les dispositifs microélectroniques.
