真空退火管式炉是一种利用管状炉膛，通过将内部的空气抽出形成真空环境（或充入保护性/反应性气体），对材料进行加热、保温和冷却（即退火工艺）的专用设备。与箱式炉相比，它更擅长“细长件、粉体、薄膜、线材”的连续或半连续退火，也更容易实现真空、惰性/活性气氛以及快速升降温。

核心目的：

在高温处理过程中，隔绝空气，防止材料发生氧化、脱碳、污染等不良反应，从而获得纯净、高性能的材料。

管式真空退火炉结构特点：

①炉管（石英、耐热钢或碳化硅）贯穿整个加热区，样品置于炉管、或放置于瓷舟、石墨舟内推入炉管。

②加热元件环绕炉管外壁，分单温区、三温区或多温区，PID/可控硅控温，恒温区长度300–1000 mm，均匀性高。

③两端水冷法兰配进出气口、真空接口、压力表、KF卡箍，可在10⁻1–10⁻3Pa 高真空或N₂/Ar/H₂/混合气下工作。

④开启式或滑轨式炉体可实现快速冷却（滑移出炉管或打开炉壳），RTP机型用卤素灯加热，升温速率可达50 ℃/s。

核心工艺与性能指标

工艺类别	典型温度	目的	适用材料
真空退火	600–1200 ℃	去应力、除气、防氧化	不锈钢、铜合金、钛合金、薄膜材料
氢气/氮气光亮退火	800–1100 ℃	获得光亮的金属表面	精密钢管、毛细管、丝材
扩散/氧化/掺杂	400–900 ℃	半导体结区调控	Si片、GaAs、太阳能电池
快速退火(RTP)	室温-900 ℃	离子注入激活、致密化	晶圆、氧化物薄膜
炭化/石墨化	300–1600 ℃	制备碳纤维、生物炭	聚合物、生物质

管式真空退火炉的选型关键指标

真空系统配置

机械泵适用于一般退火工艺（10⁻²Pa）。
分子泵用于高纯度材料制备（10⁻⁵Pa）。

气氛控制能力

惰性气氛（N₂/Ar）：防止氧化，适用于金属退火。

还原性气氛（H₂）：用于催化退火研究。

主要应用领域

1、半导体工业

硅片退火：在惰性气体保护下修复晶格缺陷，提升导电性能

化合物半导体生长：通过精确控温实现GaN、SiC等材料的单晶制备

砷化镓等晶圆的退火、氧化、扩散工艺

2、新能源材料

锂电池正极材料处理：在惰性气氛下改善结晶度

锂电池正负极材料的烧结和热处理

太阳能电池板制造：通过真空退火优化硅基材料电学性能

3、金属材料加工

钛合金应力消除：在无氧状态下退火，防止材料脆化

高速钢真空回火：优化硬度与韧性平衡，延长工具寿命

不锈钢、钛合金、高温合金的真空光亮退火及应力消除

4、陶瓷与玻璃制造

陶瓷烧结：在真空或还原气氛下促进致密化，提升机械强度

玻璃退火：消除内部应力，防止开裂

5、粉末冶金

金属或陶瓷粉末的还原、烧结、退火

6、稀土与磁性材料

钕铁硼、钐钴等永磁体的热处理

7、高分子材料/碳材料

碳纤维的预氧化、碳化、石墨化

聚合物的热固化

8、科学研究

材料合成、催化剂制备、纳米材料生长等实验室研发