[實用新型]一種單向熱壓高溫振蕩燒結爐

有效

• 申請號: 201620459498.2
• 申請日: 2016-05-19
• 公開（公告）號: CN207317540U
• 公開（公告）日: 2018-05-04
• 發明（設計）人: 劉金鈴;安立楠
• 申請（專利權）人: 西南交通大學
• 主分類號: F27D9/00
• 分類號: F27D9/00;F27B21/00;F27D19/00;F27D7/06
• 代理公司: 成都信博專利代理有限責任公司51200
• 代理人: 張澎

技術領域

本實用新型涉及用于熱壓燒結法制備難燒結陶瓷和粉末冶金材料的燒結爐，具體是一種單向加壓可調頻，可調幅/調壓的振動式熱壓燒結爐。

背景技術

由于高性能陶瓷和粉末冶金材料有明顯不同于傳統材料的獨特性質：強度高、硬度高、耐腐蝕等，以及在航空航天、軌道交通和軍事工業等領域的重要應用價值，使得世界各國科學家對其產生了廣泛關注。其中熱壓燒結法是高性能陶瓷和粉末冶金材料制備中一種重要的且廣泛使用的方法。熱壓燒結法是指在燒結爐中，將熱壓成型和高溫燒結結合在一起，從而提高粉體致密度，減少空隙，提高材料性能。但是目前使用的熱壓燒結法使用單一加壓，存在燒結時間長，耗能大，制品致密度不均勻等缺陷，從而影響產品性能。如果使用目前常用的熱壓燒結法來進一步提高制品致密度，必須提高燒結溫度或燒結壓力，這樣會導致更多能源的消耗和更嚴重的環境污染。雖然有試圖通過機械或液壓振動的方式來解決此問題的方案，但這一方面無法實現高頻的振動幅度/壓力，另一方面也使得結構變得復雜，易于發生故障。

實用新型內容

鑒于上述熱壓燒結法的局限性，本實用新型的目的在于提供一種新型的單向振動加壓熱壓燒結爐，能夠有效提供大范圍可調頻交變壓力，以提高高性能陶瓷和粉末冶金制品的性能。

本實用新型的目的是通過以下技術方案來實現的：一種單向熱壓高溫振蕩燒結爐，主要結構包括爐體、溫控系統、氣控系統、電磁壓力系統、電控系統和冷卻水循環系統等：所述電磁壓力系統采用單向加壓方式，上壓頭頂部設置有在熱壓燒結的同時提供振動頻率0 -300Hz可調，振動幅度/壓力可調的電磁諧振施壓裝置。

進一步地，所述電磁諧振施壓裝置在預加載壓力的基礎之上，還可以同時實現振動加壓，壓力波動范圍在0—加載壓力*25％MPa可調。

本實用新型單向熱壓高溫振蕩燒結爐在實際使用時，受電控系統5進行控制，氣控系統2能在一至五分鐘內將爐體的壓力降到10Pa，同時能夠充入氮氣等氣體到爐體1中，為燒結做準備。隨后，通過溫控系統3加溫，并通過電磁諧振施壓裝置4對加載壓力、振動頻率和幅度/壓力進行控制，整個過程，水循環系統6起到冷卻作用。

本實用新型是在原有普通燒結爐的基礎上，在爐子頂部加上了一個通過電磁諧振原理工作的可調頻率和振幅/壓力的加壓裝置，在原有高溫燒結的基礎上，增加了可調頻率、可調幅度/壓力振動燒結兩大特點，振動燒結中促使顆粒重排，加速體積收縮，達到迅速致密化的目的，可以明顯提高被燒結材料的致密度和力學性能。在得到相同燒結制品性能的情況下，可以降低能耗和燒結時間，在大大提高工作效率的同時也減少了環境污染。

本實用新型的優點和有益效果：

1、在現有設備的基礎上實現振動燒結，在得到同樣燒結制品的情況下降低實驗成本。

2、在相同實驗成本的情況下，可以顯著提高燒結制品的致密度和力學性能，得到更優異的高性能陶瓷和粉末冶金材料。

3、可以燒結不同振動頻率下的高性能陶瓷和粉末冶金制品，研究獲得高性能陶瓷和粉末冶金制品最佳性能的頻率范圍。

4、可以進行不同振動幅度/壓力下粉末冶金制品的制備，研究獲得高性能陶瓷和粉末冶金制品最佳性能的振幅范圍。

5、可以進行不同氣氛下高性能陶瓷和粉末冶金制品的燒結，從而針對各種不同的材料選用合適的氣氛介質。

附圖說明

圖1是本實用新型中提出的一種單向熱壓高溫燒結爐組成系統示意簡圖。

圖2是單向熱壓高溫燒結爐示意圖。

具體實施方式

下面結合本實施例對本實用新型做進一步的詳細說明，但本實用新型的實施方式不限于此。

如圖1實施例所示，本實驗裝置包括熱壓燒結爐體1和電磁壓力裝置4，爐體外連接氣控系統2、溫控系統3和冷卻水循環系統6，通過電控系統5對整套實驗裝置進行控制。實驗裝置通過溫度傳感器7和壓力傳感器可以控制和顯示爐體內加熱室的溫度和壓強。壓力系統的上下壓頭采用高強度石墨塊制成，壓頭所承壓力不低于60MPa。爐體為單室蛤殼式，前開門，立式安裝，爐體內存在加熱室，加熱室用于真空或保護氣氛，發熱體采用高純石墨制成。氣控系統用以實現抽真空和充保護氣氛操作，所述保護氣氛一般為氬氣或氮氣。

本實用新型的工作原理是在原有普通熱壓燒結爐的基礎上于頂端加上一個通過電磁諧振原理設計的可調頻和振幅/壓力裝置，通過這個可調頻和振幅/壓力裝置實現高性能陶瓷和粉末冶金制品的振動熱壓燒結，從而提高燒結制品的致密度和性能。