[發(fā)明專利]快速加熱硼化鋯-碳化硅-石墨陶瓷基復(fù)合材料的裝置

無(wú)效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 200910072536.3
• 申請(qǐng)日: 2009-07-17
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN101614633A
• 公開(kāi)（公告）日: 2009-12-30
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 孟松鶴;張幸紅;陳紅波;王智;白光輝;曲偉
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 哈爾濱工業(yè)大學(xué)
• 主分類號(hào): G01N1/44
• 分類號(hào): G01N1/44;G05D23/20;G05B19/04
• 代理公司: 哈爾濱市松花江專利商標(biāo)事務(wù)所
• 代理人: 牟永林

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種快速加熱硼化鋯-碳化硅-石墨陶瓷基復(fù)合材料的裝置。

背景技術(shù)

隨著現(xiàn)代技術(shù)的發(fā)展，高溫結(jié)構(gòu)材料在航空、航天、能源、化工、機(jī)械、冶金等領(lǐng)域的使用條件越來(lái)越苛刻，開(kāi)發(fā)應(yīng)用于極端惡劣工作條件下的新型高溫結(jié)構(gòu)材料變得極為迫切。

二硼化鋯陶瓷因?yàn)榫哂懈呷埸c(diǎn)、高硬度、導(dǎo)電導(dǎo)熱性好、良好的中子控制能力等特點(diǎn)而在高溫結(jié)構(gòu)陶瓷材料、復(fù)合材料、耐火材料、電極材料以及核控制材料等領(lǐng)域受到人們的高度重視并得到應(yīng)用。但由于它在溫度高于650℃時(shí)開(kāi)始氧化，并且強(qiáng)度相對(duì)不高，影響了它的使用效果。如何在保持優(yōu)良特性的同時(shí)，改善其抗氧化性，提高其高溫抗氧化性能成為各國(guó)科研工作者關(guān)注的問(wèn)題。大量的實(shí)驗(yàn)研究表明，碳化硅添加到硼化鋯中能顯著地改善硼化鋯陶瓷的抗氧化性能和力學(xué)性能。硼化鋯-碳化硅陶瓷復(fù)合材料在高溫下生成的硼硅酸鹽玻璃密封在材料的表面，阻止氧氣向材料內(nèi)部擴(kuò)散，這有效地提高了硼化鋯-碳化硅陶瓷基復(fù)合材料的抗氧化性到1700℃左右。但是硼化鋯-碳化硅陶瓷基復(fù)合材料的抗熱沖擊性能仍不能滿足實(shí)際工作環(huán)境的需要，實(shí)驗(yàn)研究表明，適量的石墨的添加極大的改善了硼化鋯-碳化硅-石墨陶瓷基復(fù)合材料的抗熱沖擊性能。但是硼化鋯-碳化硅-石墨陶瓷基復(fù)合材料的使用溫度一般超過(guò)1800℃，由于研究方式和設(shè)備的限制，硼化鋯-碳化硅-石墨陶瓷基復(fù)合材料在1800℃以上的氧化通常采用氧乙炔氧化燒蝕裝置，或者是風(fēng)洞裝置。這兩種研究方式成本很高，升溫速度慢，實(shí)驗(yàn)時(shí)間長(zhǎng)，因此限制了硼化鋯-碳化硅-石墨陶瓷基復(fù)合材料的氧化研究工作。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是為了解決目前硼化鋯-碳化硅-石墨陶瓷基復(fù)合材料在1800℃以上的高溫氧化中采用的實(shí)驗(yàn)裝置升溫速度慢、成本高的問(wèn)題，提出了一種快速加熱硼化鋯-碳化硅-石墨陶瓷基復(fù)合材料的裝置。

本發(fā)明包括可控硅調(diào)壓變壓器、微處理器、電壓傳感器和兩個(gè)銅電極，可控硅調(diào)壓變壓器的正、負(fù)極電壓輸出端分別連接一個(gè)銅電極的一端，可控硅調(diào)壓變壓器的正、負(fù)極電壓輸出端之間連接電壓傳感器，電壓傳感器的采樣信號(hào)輸出端連接微處理器的電壓信號(hào)輸入端；微處理器的控制信號(hào)輸出端連接可控硅調(diào)壓變壓器的調(diào)壓控制信號(hào)輸入端。

本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)是：

本發(fā)明成功地應(yīng)用了硼化鋯-碳化硅-石墨陶瓷基復(fù)合材料的導(dǎo)電性能，通過(guò)對(duì)其輸入高電流來(lái)進(jìn)行快速加熱；本發(fā)明裝置制作簡(jiǎn)單、安全，升溫速度快，可以使待測(cè)試件的升溫速率達(dá)到600℃/s以上，能快速的實(shí)現(xiàn)對(duì)待測(cè)試件大于2000℃的超高溫度的加熱；對(duì)待測(cè)試件加熱到同樣的溫度需要的時(shí)間是采用氧乙炔氧化燒蝕裝置的30％，是采用風(fēng)洞裝置的50％；本發(fā)明裝置成本低：如果對(duì)待測(cè)試件加熱到2000℃，采用風(fēng)洞裝置需成本約20000元，采用氧乙炔氧化燒蝕裝置需成本約200元，而采用本發(fā)明裝置僅需1.5元左右。

附圖說(shuō)明

圖1是本發(fā)明的整體結(jié)構(gòu)示意圖。

具體實(shí)施方式

具體實(shí)施方式一：下面結(jié)合圖1說(shuō)明本實(shí)施方式，本實(shí)施方式包括可控硅調(diào)壓變壓器1、微處理器2、電壓傳感器3和兩個(gè)銅電極5，可控硅調(diào)壓變壓器1的電源輸入端連接市電電源的輸出端，可控硅調(diào)壓變壓器1的正、負(fù)極電壓輸出端分別連接一個(gè)銅電極5的一端，可控硅調(diào)壓變壓器1的正、負(fù)極電壓輸出端之間連接電壓傳感器3，電壓傳感器3的采樣信號(hào)輸出端連接微處理器2的電壓信號(hào)輸入端；微處理器2的控制信號(hào)輸出端連接可控硅調(diào)壓變壓器1的調(diào)壓控制信號(hào)輸入端。

將硼化鋯-碳化硅-石墨陶瓷基復(fù)合材料制成的待測(cè)試件9(熱沖擊和氧化測(cè)試標(biāo)準(zhǔn)件)打磨光滑，使表面光潔度低于1μm，然后將待測(cè)試件9兩端通過(guò)夾緊機(jī)構(gòu)分別固定在銅電極5的陰陽(yáng)兩極上。首先對(duì)可控硅調(diào)壓變壓器1輸入380V的工頻交流電，對(duì)待測(cè)試件9通以一定大小的電流，電壓傳感器3將測(cè)得的電壓值反饋給微處理器2，微處理器2計(jì)算輸出的熱功值并按照預(yù)先設(shè)定的程序來(lái)調(diào)節(jié)可控硅調(diào)壓變壓器1的輸出電壓，從而調(diào)整待測(cè)試件9通入電流的大小來(lái)控制待測(cè)試件9的最終平衡溫度以及升溫速率。由升溫過(guò)程所經(jīng)過(guò)的時(shí)間可估算出待測(cè)試件9的表面溫度。