[發明專利]一種陶瓷片高壓熱處理裝置

有效

• 申請號: 201610159279.7
• 申請日: 2016-03-18
• 公開（公告）號: CN105646001B
• 公開（公告）日: 2018-08-17
• 發明（設計）人: 包立;齊西偉;梅瑞斌
• 申請（專利權）人: 東北大學
• 主分類號: B22F3/15
• 分類號: B22F3/15;C04B41/80;C21D1/42
• 代理公司: 北京力量專利代理事務所(特殊普通合伙) 11504
• 代理人: 宋林清

本發明公開了一種陶瓷片定向高壓熱處理裝置，包括：感應加熱裝置，具有感應加熱電源，感應線圈和制冷水，所述感應加熱器設有調節閥，用于給模具加熱；加壓模具，通過上下模座固定在萬能試驗機上；溫度傳感器，與所述加壓模具相連接；光學應變片與帶材側壁相連；溫度PID控制器，與溫度傳感器和感應加熱器上的控制閥相連接，用于接收溫度傳感器發送的溫度信號，并根據接收的溫度信號來調節感應加熱器參數；壓力PID控制器，與應變傳感器和萬能實驗機上的位移控制面板相連接。本發明根據不同材料厚度、保溫溫度及保壓保溫時間理所需溫度和時間調整感應加熱參數和壓力，實現厚度方向上單一高壓的加壓熱處理。

技術領域

本發明屬于陶瓷熱處理技術領域，特別涉及一種陶瓷片高壓熱處理裝置。

背景技術

熱處理對改善大部分金屬和非金屬材料的組織性能十分重要，對陶瓷片來說由于硬度較高，通常采用高壓條件下進行熱處理從而細化組織粒度，進而改善鐵電性能。為縮短超硬合金、陶瓷等材料高壓熱處理冷卻時間和品質，在日本石川島播磨重工業株式會社公開發明專利(專利號：200480030470.7)中提出了一種高壓熱處理爐，該加熱爐內部設置了壓力容器，加熱器，絕熱壁，絕熱蓋和冷卻片，從而實現內高壓條件下加熱和快速冷卻。

再有，在另一已公開的發明專利(專利號：200510064364.7)中，日本人小林慎一提出了“制造氧化物超導線材所使用的加壓熱處理裝置”，該裝置采用加熱爐內通氧氣和保護氣體的方式實現內高壓條件下的氧化物超導線材加熱熱處理。但這種利用加熱爐內通入氣氛實現高壓的方法產生的壓力有限，且不具備單一方向性，且加熱速度慢，結構較為復雜，能耗高，成本昂貴。目前部分科研人員采用六面頂壓機開展了高硬合金或陶瓷更高的壓力熱處理工藝，但該設備主要功能是主要是制備超硬材料，壓力不具備單一方向性，在壓力和溫度穩定性控制上精度有限，對材料尺寸要求苛刻，加上機器成本較為昂貴不適宜推廣應用熱處理工藝。

發明內容

(一)要解決的技術問題

本發明要解決的技術問題是：針對上述現有陶瓷片高壓熱處理的缺點，本發明的目的是基于常見的萬能實驗機提供一種結構簡單、制作和維護成本低、壓力定向、能夠很好實現超硬合金或陶瓷片高壓熱處理的裝置及方法

(二)技術方案

為了解決上述技術問題，本發明提供一種陶瓷片高壓熱處理裝置，包括：

一試驗機，所述試驗機包括相對設置的橫梁、底座，在底座和橫梁之間設有上模、下模，所述上模帶有凸臺，所述下模帶有用于放置陶瓷片的凹槽，在進行熱處理時，所述上模在外力作用下朝向所述下模移動，使得上模上的凸臺與下模上的凹槽間隙配合，所述陶瓷片的外部形成有一保溫罩；

一溫度傳感器，與所述上模相連，用于測量上模端部溫度；

一感應加熱器，用于對所述陶瓷片進行加熱；

一應變傳感器，與陶瓷片相連，用于測量陶瓷片位移變化，并反饋壓力值；

一應變PID控制器，與所述應變傳感器、試驗機的控制器相連接，用于根據接收到的所述應變傳感器的信號來向試驗機的控制器發送控制信號，以使得所述試驗機的控制器來控制上模的下行位移；

壓力調節與厚度應變ε滿足如下公式：

p＝BEε (1)

式中：模型系數B為常數；p為壓力(MPa)；E為陶瓷片彈性模量(MPa)；ε為陶瓷片反饋的應變值；

彈性模量E隨溫度而線性降低，滿足如下公式：

E＝CT+D (2)

壓力調節與厚度應變ε和彈性模量E滿足如下公式：

p＝B(CT+D)ε (3)