[實用新型]一種微型燒結系統

有效

• 申請號: 201720965115.3
• 申請日: 2017-08-04
• 公開（公告）號: CN207035825U
• 公開（公告）日: 2018-02-23
• 發明（設計）人: 孫礦;徐煒
• 申請（專利權）人: 浙江晨華科技有限公司
• 主分類號: F27B21/00
• 分類號: F27B21/00;F27D7/06;F27D11/02;F27D11/06;F27D19/00
• 代理公司: 重慶中之信知識產權代理事務所(普通合伙)50213
• 代理人: 徐鳳艷

技術領域

本實用新型涉及燒結系統領域，具體為占地面積小集成度高的微型燒結系統。

背景技術

燒結是指把粉狀物料轉變為致密體，是一個傳統的工藝過程。人們很早就利用這個工藝來生產陶瓷、粉末冶金、耐火材料、超高溫材料等。一般來說，粉體經過成型后，通過燒結得到的致密體是一種多晶材料，其顯微結構由晶體、玻璃體和氣孔組成。燒結過程直接影響顯微結構中的晶粒尺寸、氣孔尺寸及晶界形狀和分布，進而影響材料的性能。

而燒結系統根據其加熱環境以及加熱方式的不同，可分為放電等離子燒結、熱壓燒結、電阻加熱燒結，其中放電等離子燒結(Spark Plasma Sintering,簡稱SPS)工藝是將金屬等粉末裝入石墨等材質制成的模具內，利用上、下模沖及通電電極將特定燒結電源和壓制壓力施加于燒結粉末，經放電活化、熱塑變形和冷卻完成制取高性能材料的一種新的粉末冶金燒結技術，放電等離子燒結具有在加壓過程中燒結的特點，脈沖電流產生的等離子體及燒結過程中的加壓有利于降低粉末的燒結溫度，放電等離子燒結法(SPS)通過在壓粉坯粉粒間隙送入脈沖電能，將火花放電瞬時發生的高溫等離子(放電等離子) 的高熱能有效地應用于熱擴散和電場擴散等，在由低溫升溫到 2000℃以上的超高溫下，保溫大約在5至20min左右的短時間內即可完成“燒結”或“燒結接合”，是新材料合成加工的新技術，這一新技術不同于傳統的“放電燒結法”，所適用的材料種類非常多而且廣泛，可用來合成包括纖維/顆粒復合材料、梯度功能材料、異種材料接合在內的復合材料，以及包括非晶態合金、磁性材料、金屬間化合物、 硬質合金在內的金屬材料，也可能用于多孔材料的結構控制，應用前景十分廣泛。而熱壓燒結是將干燥粉料充填入模型內，再從單軸方向邊加壓邊加熱，使成型和燒結同時完成的一種燒結方法。其特點為熱壓燒結由于加熱加壓同時進行，粉料處于熱塑性狀態，有助于顆粒的接觸擴散、流動傳質過程的進行，因而成型壓力僅為冷壓的1/10；還能降低燒結溫度，縮短燒結時間，從而抵制晶粒長大，得到晶粒細小、致密度高和機械、電學性能良好的產品。無需添加燒結助劑或成型助劑，可生產超高純度的陶瓷產品。而電阻加熱燒結

但是上述系統均存在設備體積大，造成占地面積大，尤其是對科研單位及大專院校，其實驗場地比較小，不適宜放置在常規實驗室中，放置場所需要重新設計，造成大量浪費。

實用新型內容

本實用新型的目的在于通過改變燒結系統原來結構設計來形成一個占地面積小集成度高以及便于操作的微型燒結系統。

為實現上述目的，本實用新型提供如下技術方案：

一種微型燒結系統，其特征在于，包括燒結裝置、真空系統、氣氛系統、溫度系統，且四者集成一個微型柜體內，其中，所述燒結裝置設置在微型柜體左側上方的豎向柜體上，所述豎向柜體一側設置有用于控制燒結裝置、真空系統、氣氛系統以及溫度系統操作的控制屏，另一側則設置有溫度系統中用于溫度監控的溫度監控儀，所述豎向柜體正面設置有燒結裝置的密封蓋，所述豎向柜體背面設置有用于氣氛系統的充氣線路，外接泵體，所述豎向柜體下方設置有用于支撐豎向柜體的橫向柜體，所述橫向柜體內部集成有燒結裝置、真空系統、氣氛系統以及溫度系統的控制電路，所述燒結裝置采用真空燒結模塊，其包括加壓裝置和石墨碳管。

優選地，所述加壓裝置設置在豎向柜體頂部，包括設置燒結裝置中燒結模塊上方的上壓頭，且燒結模塊外部的水冷真空室。

優選地，所述加壓裝置設置有壓力控制器及位移控制系統，其中所述壓力控制器發出的脈沖壓力大小為0～200kN，頻率為0～100Hz，所述壓力控制器與驅動上壓頭的驅動元件相連接，所述位移控制系統包括依次相連接的傳感器、采集卡、上位機、PLC控制系統和伺服閥，所述伺服閥用以控制上壓頭。

優選地，所述溫度系統包括依次連接的溫度監控儀、PLC控制系統和石墨碳管，所述燒結裝置左側設置有一個用于紅外檢測溫度的通孔。

優選地，所述氣氛系統包括進氣系統和排氣系統；所述進氣系統包括一條快充氣線路和一條慢充氣線路，所述快充氣線路包括快充閥和流量計，所述慢充氣線路包括慢充閥和流量計，所述快充氣線路的流速在3～30L/mim，所述慢充氣線路的流速在1～10L/min，所述排氣系統包括依次連接的氣氛壓力傳感器、真空計、排氣閥、手動放氣閥和調節閥，所述調節閥可以改變閥口的大小，控制電流范圍在4～20mA之間，所述調節閥后連接有過濾器和旋片式直連泵。

而一種微型燒結系統的燒結方法，包括以下步驟：