[发明专利]一种步进式全遮挡热冲击烧结电阻炉

说明书

技术领域

本发明涉及一种电阻烧结炉，尤其涉及一种通过步进式全遮挡热冲击烧结陶瓷等无机材料的电阻烧结炉。

背景技术

烧结是陶瓷等无机材料制备工艺的核心环节。在烧结过程中材料形成独有的晶型结构、颗粒尺寸、形貌以及位错、缺陷等物理和化学特征，从而使材料具备特定的性能。当前国防工业领域与科技领域对材料的性能要求越来越高，对材料的制备设备要求越来越高。电阻烧结炉广泛应用于新材料的研制和生产中，一般电阻烧结炉中烧结体或烧结物料位置固定，烧结是利用的加热体中通以均匀的电流或缓慢变化的电流后的焦耳热的热辐射及空气等介质的热传导加热物体的，烧结体受到均匀或缓慢变化的热作用，烧结体或烧结物料各部分受热作用较为均匀、热量传递速度均匀或变化缓慢。这种烧结方式对于烧结普通的陶瓷等无机材料制品较为有利。对于具有特定的功能的新型功能陶瓷等无机功能材料，往往需要这些材料具有超细晶粒、低孔隙率、更纯的物相、更少的晶格畸变等特定的微观结构以实现其功能。这些无机功能材料的特定微观结构通过普通电阻烧结方式难以制备出来。通过在烧结温度附近的非均匀、温度快速变化的烧结方式有助于实现超细晶粒、低孔隙率、特定的晶界或者适量的晶格畸变的微观结构。普通电阻烧结炉通过控制加热体的输入电流的变化难以实现快速、非均匀变化的热传输。

发明内容

本发明的目的是针对现有电阻烧结炉的固有缺陷及新材料研发对特种烧结技术的需求，通过对传统的普通电阻炉进行升级，设计了一种步进式全遮挡热冲击烧结电阻炉，使烧结体或烧结物料受到周期全遮挡，在烧结体或烧结物料上实现温度快速交替变化的热冲击烧结，适应功能陶瓷等无机新材料烧结的需求。其主要包含以下构造：

一种步进式全遮挡热冲击烧结电阻炉，包括炉壳及内置于炉壳的炉膛，周围双侧或单侧分布的发热体，遮挡罩，载物坩埚，坩埚支撑架，遮挡支撑杆，支撑杆固定架，步进／伺服电机，其特征是，炉膛中央设有载物坩埚，坩埚支撑架，待烧物料放置于载物坩埚内，载物坩埚外部有遮挡罩，遮挡罩与遮挡支撑杆相连，遮挡支撑杆通过炉壳上的支撑杆固定架穿过炉壳，坩埚支撑杆另一端与位于炉壳外的步进／伺服电机连接，步进／伺服带动遮挡支撑杆及遮挡罩以一定的速度上下或左右周期移动，周期性的遮挡住发热体对载物坩埚内的待烧物料的辐射传热。

所述的步进式全遮挡热冲击烧结电阻炉的工作温度范围为100oC~1800oC，步进式全遮挡热冲击烧结电阻炉的最高工作温度由电阻炉的额定工作温度及载物坩埚、坩埚支撑架、遮挡罩和遮挡支撑杆的最高使用温度确定。

所述的步进式全遮挡热冲击烧结电阻炉，其特征是，炉壳开有小孔，小孔位于炉壳上部或侧面，支撑杆固定架通过小孔穿过炉壳，支撑杆固定架紧密卡在炉壳上，遮挡支撑杆通过支撑杆固定架固定并可以自由移动。

所述的步进式全遮挡热冲击烧结电阻炉，其特征是，遮挡罩、遮挡支撑杆、穿过炉壳的支撑杆固定架、步进／伺服电机组成的步进式周期遮挡热冲击烧结装置，载物坩埚和坩埚支撑架为一体化形式或通过螺纹等安装在一起的形式，遮挡罩和遮挡支撑杆为一体化形式或通过螺纹等安装在一起的形式，载物坩埚、坩埚支撑架、遮挡罩、遮挡支撑杆和穿过炉壳的支撑杆固定架的材料包括三氧化二铝、二氧化锆、氧化镁、氧化铍、氮化硼，碳化硼、碳化硅、氮化硅、氮化铝在内的陶瓷、耐高温玻璃或石墨，包括高温合金钢、碳化钨、碳化钛、钛铝合金、不锈钢在内的高温高强度合金。

所述的步进式全遮挡热冲击烧结电阻炉，其特征是，步进／伺服电机可以输出一定距离的垂直或横向位移，步进频率从0.2周/分钟~30周/分钟，输出垂直或横向位移带动遮挡罩以同样的步进频率位移，使待烧样品在烧结过程中处于周期性的被遮挡状态，将发热体的热辐射等热作用周期性的进行遮挡，待烧样品的温度呈现周期性波动，波动温度根据不同的炉内温度、待烧材料、步进频率可以在5oC~200oC之间变化。

所述的步进式全遮挡热冲击烧结电阻炉，其特征是，发热体的安装不限于竖式安装方式，还包括炉膛上部或侧面横装方式；遮挡支撑杆不限于竖式通过炉壳上部安装方式，还包括横式通过炉壳侧面开孔安装方式；电阻炉的结构不限于箱式结构，还包括圆柱状结构或管式结构；烧结气氛不限于空气气氛，还包括真空、氢气、氧气、氩气、氮气、一氧化碳等气氛烧结。