科创中国

行业领域

高端装备制造产业,智能制造装备产业

需求背景

高性能氮化硅陶瓷基板因其优异的热稳定性、机械强度及耐腐蚀性，在电子封装、热交换器及航空航天等领域展现出巨大应用潜力。然而，其制备过程中的关键设备——气压烧结炉的性能直接决定了基板的质量与成本。当前，传统气压烧结炉在节能性、温度场控制精度、密封稳定性及压力均匀性等方面存在不足，难以满足高性能氮化硅陶瓷基板制备的严苛要求。因此，研发一种集节能优化、温度场精准调控及高效能恒压烧结功能于一体的气压烧结炉，对于提升陶瓷基板品质、降低生产成本、推动相关产业技术进步具有重要意义。

需解决的主要技术难题

1. 气压烧结炉的节能优化与温度场精准调控：需解决模型建立与实时数据融合难题，实现高精度的炉内温度分布监控与能耗评估；开发有效的加热器与炉膛结构优化方法，提升加热效率与温度均匀性。

2. 密封结构稳定性问题：需建立密封结构的有限元模型，分析其在复杂工况下的稳定性，指导密封结构与制造工艺的设计，确保长期运行的密封效果。

3. 炉膛内气体流动与压力均匀性：需优化管路布局与阀门控制策略，实现炉膛内气体的正反向循环流动，改善压力分布；同时，设计高效排气系统与压力控制算法，抑制烧结过程中的压力波动。

工艺参数优化：需深入分析不同工艺参数对烧结坯料排气过程的影响，设计最佳工作曲线与高精度压力控制算法，确保烧结过程的稳定与高效。

期望实现的主要技术目标

1. 提升烧结炉的节能性能：通过优化加热与炉膛结构，实现高效能源利用，降低能耗成本。

2. 实现温度场的精准调控：结合数值模型与实时数据，建立高精度温度监控系统，确保炉内温度分布均匀，提升基板质量。

3. 增强密封结构的稳定性：通过理论分析与实验验证，优化密封结构设计，确保在高温高压环境下长期稳定运行。

实现高效能恒压烧结：优化气体流动与压力控制系统，实现炉膛内压力均匀分布与稳定控制，提升烧结效率与基板性能一致性。

需求解析

解析单位：“科创中国”高端装备制造业智能转型产业科技服务团（中国空间科学学会） 解析时间：2024-10-09

王诗文

桂林信息科技学院

服务团专家

综合评价

此需求描述足够清晰以便专家进行需求跟进。需求明确指出了气压烧结炉在高性能氮化硅陶瓷基板制备中的技术难题，如节能、温度场调控等多方面，并且详细阐述了期望的技术目标。这一需求对产业发展具有重大意义，高性能氮化硅陶瓷基板在多个高端领域有巨大应用潜力，而气压烧结炉性能的提升将提高基板质量、降低成本，推动整个产业的技术进步。由于涉及到多学科的技术问题，如热学、力学、流体力学等，可能需要跨行业专家共同解决。技术对接方案框架可以是：首先，双方组建联合研发团队，包括企业的工程师、科研人员和来自高校或科研机构的专家。其次，针对每个技术难题，如温度场调控由热学专家主导，密封结构由力学专家主导等进行专项研究。最后，整合各项研究成果，进行气压烧结炉的整体设计和优化。

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处理进度