[發(fā)明專(zhuān)利]多腔體無(wú)壓燒結(jié)石墨模具

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201710678143.1
• 申請(qǐng)日: 2017-08-09
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN107498038B
• 公開(kāi)（公告）日: 2019-12-10
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 張建峰;葛夢(mèng)妮
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 河海大學(xué)
• 主分類(lèi)號(hào): B22F3/03
• 分類(lèi)號(hào): B22F3/03;B28B7/24
• 代理公司: 32204 南京蘇高專(zhuān)利商標(biāo)事務(wù)所(普通合伙)
• 代理人: 黃天天

本發(fā)明公開(kāi)了一種多腔體無(wú)壓燒結(jié)的石墨模具，包括石墨套筒、上下石墨沖頭以及預(yù)壓壓頭，所述石墨套筒為多腔體的空心圓柱體，在石墨套筒的外壁上開(kāi)有一個(gè)徑向的測(cè)溫孔，所述上下石墨沖頭為由圓柱體法蘭盤(pán)與圓錐臺(tái)形凸起桿連接成的一個(gè)整體，所述預(yù)壓壓頭為由圓柱體法蘭盤(pán)與圓柱體凸起桿連接成的一個(gè)整體。本發(fā)明可一次性燒結(jié)大批量樣品，提高生產(chǎn)效率，節(jié)約能源，滿(mǎn)足高通量材料制備的要求。本發(fā)明還可以實(shí)現(xiàn)一次獲得的大批量樣品實(shí)現(xiàn)完全差異化，一次性得到不同溫度下的樣品，方便進(jìn)行各項(xiàng)表征和物理性能測(cè)試。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及無(wú)壓燒結(jié)設(shè)備領(lǐng)域，具體涉及放電等離子體無(wú)壓燒結(jié)的石墨模具。

背景技術(shù)

放電等離子燒結(jié)技術(shù)(Spark Plasma Sintering，SPS)是一種利用通-斷直流脈沖電流直接通電燒結(jié)的新型快速燒結(jié)法，具有加熱均勻、升溫快、燒結(jié)時(shí)間短、溫度低、生產(chǎn)效率高、產(chǎn)品組織細(xì)小均勻等優(yōu)勢(shì)，其能保持原材料的自然狀態(tài)，可以得到高致密度的材料，可以燒結(jié)梯度材料以及復(fù)雜工件。

高通量合成是材料科學(xué)的最前沿課題，其核心為發(fā)展高通量高效率的材料合成方法、工藝技術(shù)及設(shè)備，探索高通量合成是材料科學(xué)領(lǐng)域的一大挑戰(zhàn)和機(jī)遇。

目前使用放電等離子技術(shù)進(jìn)行燒結(jié)多為有壓燒結(jié)。而現(xiàn)有的無(wú)壓燒結(jié)所使用的模具，包括空心圓柱形的套筒1和兩個(gè)石墨沖頭2(上石墨重頭21和下石墨沖頭22)，側(cè)壁設(shè)置有測(cè)溫孔4、8為待燒結(jié)物料。如圖1所示。使用現(xiàn)有的燒結(jié)模具無(wú)法實(shí)現(xiàn)一次性大批量樣品的合成與燒結(jié)，產(chǎn)率低，浪費(fèi)能源，也無(wú)法一次性獲得多種燒結(jié)樣品，實(shí)現(xiàn)高通量無(wú)壓燒結(jié)顯得尤為重要。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明提供了一種多腔體無(wú)壓燒結(jié)的石墨模具，既能滿(mǎn)足高通量材料制備的要求，還提出了一種燒結(jié)材料表征和性能測(cè)試的新思路。

為實(shí)現(xiàn)上述技術(shù)目的，本發(fā)明提供了一種多腔體無(wú)壓燒結(jié)的石墨模具，，包括石墨套筒、上石墨沖頭、下石墨沖頭和預(yù)壓壓頭，在石墨套筒的外壁上開(kāi)有徑向的測(cè)溫孔；所述上石墨沖頭和下石墨沖頭結(jié)構(gòu)相同，所述上石墨沖頭和下石墨沖頭相對(duì)設(shè)置并分別設(shè)置于所述石墨套筒的上下兩端，使圓柱體凸起桿位于石墨套筒的腔體內(nèi)部將物料層封裝在腔體之間；所述預(yù)壓壓頭為由圓柱體法蘭盤(pán)與設(shè)置于圓柱體法蘭盤(pán)上的圓柱體凸起桿連接成的一個(gè)整體，圓柱體凸起桿的高度與套筒高度相同，其中：

所述石墨套筒為多腔體的空心圓柱體；

所述上石墨沖頭和下石墨沖頭均為由圓柱形法蘭盤(pán)和設(shè)置于圓柱形法蘭盤(pán)上的若干圓錐臺(tái)形凸起桿組成，每個(gè)圓錐臺(tái)形凸起桿與法蘭盤(pán)連接側(cè)的截面直徑小于遠(yuǎn)離法蘭盤(pán)側(cè)的直徑；所述圓錐臺(tái)形凸起桿在圓柱形法蘭盤(pán)的表面呈中心對(duì)稱(chēng)設(shè)置或者無(wú)規(guī)律設(shè)置，在圓柱形法蘭盤(pán)的表面開(kāi)設(shè)有凹槽，所述凹槽沿圓柱形法蘭盤(pán)的直徑方向并在圓錐臺(tái)形凸起桿處斷開(kāi)，對(duì)于圓錐臺(tái)形凸起桿呈中心對(duì)稱(chēng)的圓柱形法蘭盤(pán)表面開(kāi)設(shè)兩條以上的凹槽，對(duì)于凸起桿無(wú)規(guī)律設(shè)置的圓柱形法蘭盤(pán)表面開(kāi)設(shè)一條以上的凹槽；

所述上石墨沖頭和下石墨沖頭的圓錐臺(tái)形凸起桿的數(shù)量和位置、預(yù)壓壓頭的圓柱體凸起桿的數(shù)量和位置與石墨套筒內(nèi)設(shè)置腔體的數(shù)量及位置相對(duì)應(yīng)。

優(yōu)選地，對(duì)于腔體呈中心對(duì)稱(chēng)的石墨套筒，所述測(cè)溫孔位于石墨套筒外壁的軸向的中點(diǎn)位置，并與其中一腔體以及套筒中心位于同一直線(xiàn)；對(duì)于腔體呈無(wú)規(guī)律設(shè)置的石墨套筒，所述測(cè)溫孔位于石墨套筒外壁的軸向的中點(diǎn)位置，與離套筒外圍最近的腔體以及套筒中心位于同一直線(xiàn)。

石墨套筒內(nèi)部的腔體可以任意設(shè)置，其中優(yōu)選地，當(dāng)所述石墨套筒內(nèi)部設(shè)置的腔體為偶數(shù)個(gè)時(shí)，各個(gè)腔體關(guān)于石墨套筒的中心軸呈中心對(duì)稱(chēng)；當(dāng)石墨套筒內(nèi)部設(shè)置的腔體為奇數(shù)個(gè)時(shí)，其中一個(gè)腔體位于石墨套筒的中心，其余的腔體關(guān)于石墨套筒的中心軸呈中心對(duì)稱(chēng)。

優(yōu)選地，所述上石墨沖頭和下石墨沖頭的圓錐臺(tái)形凸起桿的最大直徑小于等于石墨套筒的腔體內(nèi)徑。

所述上石墨沖頭和下石墨沖頭的圓柱形法蘭盤(pán)的直徑與套筒的外徑相同。