真空精密鑄造爐主要用于生產的高溫合金異形部件，它們主要應用于航空航天、能源發(fā)電、汽車等行業(yè)。 真空精密鑄造爐是在真空環(huán)境下，將預先合金化的金屬原料進行感應加熱熔化并在真空環(huán)境下澆注到鑄模內，制成所需的鑄件。 在常規(guī)工業(yè)中所需的多數是等軸晶精密鑄件，而在航空航天及燃氣輪機行業(yè)中所需的是采用定向凝固以及單晶鑄件，這主要是由于定向凝固鑄件和單晶鑄件可在溫的工作環(huán)境下仍然具非常的性能。

單晶爐熱場的設計與仿真
單晶直徑在生長過程中可受到溫度，提拉速度與轉速，坩堝跟蹤速度與轉速，保護氣體的流速等因素的影響。其中溫度主要決定能否成晶，而速度將直接影響到晶體的內在質量，而這種影響卻只能在單晶拉出后通過檢測才能獲知。溫度分布合適的熱場，不僅單晶生長順利，而且品質較高；如果熱場的溫度分布不是很合理,生長單晶的過程中容易產生各種缺陷,影響質量，情況嚴重的出現變晶現象生長不出來單晶。因此在投資單晶生長企業(yè)的前期，一定要根據生長設備，配置出合理的熱場，從而生產出來的單晶的品質。在晶體生長分析與設計中，實驗與數值仿真是相輔相成的，其過程可以分為兩個部分：

（1）在階段,利用引上法晶體生長實驗來進行數值模擬參數的調整。（2）在第二階段,利用數值模擬是用來確定佳的晶體生長工藝參數。數值仿真是用來獲得廉價的，完整的和全面細節(jié)的結晶過程，以此方法用來預測晶體生長,改善晶體生長技術。數值模擬是當實驗的費用太昂貴或無法常規(guī)進行時一種非常有用或的方法。舉例來說，對于無經驗人員，可以形象化展示熔體流動的歷史點缺陷和熱應力細節(jié)。所以數值仿真是一種達到較高生產率和較好滿足市場對晶體直徑，質量要求的好辦法。面向過程的仿真軟件FEMAG為用戶提供了可以深入研究的數值工具,用戶通過有效的計算機模擬可以設計和優(yōu)化工作流程。通過對單晶爐熱場的仿真計算，優(yōu)化設計單晶爐的機械結構，在拉晶過程中以仿真結果設定合理的理論拉晶曲線，就可以在實際生產中是完全可以生長出合格的單晶棒。

，把高純度的多晶硅原料放入高純石英坩堝，通過石墨加熱器產生的高溫將其熔化；然后，對熔化的硅液稍做降溫，使之產生一定的過冷度，再用一根固定在籽晶軸上的硅單晶體（稱作籽晶）插入熔體表面，待籽晶與熔體熔和后，慢慢向上拉籽晶，晶體便會在籽晶下端生長；接著，控制籽晶生長出一段長為100mm左右、直徑為3～5mm的細頸，用于消除高溫溶液對籽晶的強烈熱沖擊而產生的原子排列的位錯，這個過程就是引晶；隨后，放大晶體直徑到工藝要求的大小，一般為75～300mm，這個過程稱為放肩；接著，突然提高拉速進行轉肩操作，使肩部近似直角；然后，進入等徑工藝，通過控制熱場溫度和晶體提升速度，生長出一定直徑規(guī)格大小的單晶柱體；后，待大部分硅溶液都已經完成結晶時，再將晶體逐漸縮小而形成一個尾形錐體，稱為收尾工藝。這樣一個單晶拉制過程就基本完成，進行一定的保溫冷卻后就可以取出。

數值模擬是在一個低成本的情況下,利用電腦計算提供的詳盡資料，用以支持真正的（且昂貴）實驗。由于數值模擬提供了一個近似真實的過程，利用這一技術可以很容易的對任何類型的變化（幾何尺寸、保溫材料、加熱器、外圍環(huán)境等）對晶體質量的影響做出容易的判斷。數值仿真是用來獲得廉價的，完整的和全面細節(jié)的結晶過程，以此方法用來預測晶體生長,改善晶體生長技術。舉例來說，對于無經驗人員，可以形象化展示熔體流動的歷史點缺陷和熱應力細節(jié)。所以數值仿真是一種達到較高生產率和較好滿足市場對晶體直徑，質量要求的好辦法。

傳統(tǒng)熱場設計只能提升隔熱籠體通過熱交換臺被動散熱，使硅料熔化后期石英坩堝底部和側面散熱速率相差較大，無法籽晶熔化一致，獲得較好的籽晶熔化條件。3)傳統(tǒng)裝置采用隔熱籠提升技術輻射散熱，造成長晶階段坩堝側面熱量散失較多，靠近側壁的熔體過冷度較大，極易在坩堝側壁形成大量晶核，致使硅錠四周出現大面積多晶成分。