[实用新型]一种低功耗高温电阻炉

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种高温电阻炉，更具体地说涉及一种航空航天用低功耗高温电阻炉。

背景技术

空间材料科学是应用现代航天技术发展起来的一门在空间微重力环境下研究材料科学与工程的基础学科，也是当今材料科学研究与发展的前沿领域。对于认知在材料制备中发生的物理与化学过程的本征规律，丰富和完善材料科学与工程的基础理论，指导和推动地基材料制备工艺和战略性新兴产业发展具有十分重要的意义。

开展空间材料科学研究，高温电阻炉十分重要，其功能和性能指标决定了空间材料科学研究内容的深度和广度。其中工作温度是高温电阻炉的重要性能指标之一，也是材料科学家选择材料种类、制订实验工艺曲线所关注的首要因素。但由于空间资源的局限性，空间应用的高温电阻炉同时又要求体积小、重量轻、功耗低。我国前期在空间应用的空间材料科学实验高温电阻炉最高工作温度均在1300℃以下，无法满足有更高温度要求的、具有良好应用前景的材料空间制备需求。

本实用新型的目的是提供一种低功耗条件下，炉膛最高温度能达到1500℃以上的可在航空航天领域应用的低功耗高温电阻炉。要实现1500℃以上的炉温，一般的合金发热体，如镍铬丝、铁铬铝丝等(使用温度均<1400℃)，已经不能满足要求，而地面高温电阻炉常用的硅碳棒、硅钼棒、石墨等高温发热材料又存在抗震强度低，电阻小，加热电流过大等问题，难以满足空间应用要求。

实用新型内容

本实用新型的目的是提供一种航空航天用低功耗高温电阻炉，在较低的功耗条件下，本高温电阻炉炉膛最高温度能达到1500℃～1600℃，同时具有体积小、重量轻、功耗低的特点。

本实用新型提供一种航空航天用低功耗高温电阻炉，所述高温电阻炉包括保温隔热单元、位于所述保温隔热单元中的发热体、连接到所述发热体的端部接头以使所述发热体通电的高熔点金属(例如，熔点大于1800℃的金属)电极，其中，所述发热体的本体为螺旋式中空圆柱状以形成炉膛，所述高温电阻炉能够保持密封并且其内部能够被抽真空，从而在其内部形成真空腔体，所述高熔点金属包括钼、钨或钽。

本实用新型利用螺旋式中空圆柱状的发热体本身形成炉膛，使发热体不仅具备加热功能，同时具备形成炉膛的功能，通过高温辐射直接对样品进行加热，大大提到发热效率。

较佳地，所述高熔点金属电极包括通过高熔点金属螺钉固定的两片高熔点金属片，所述高熔点金属片包括薄壁端和厚壁端，两片高熔点金属片通过高熔点金属螺钉固定使厚壁端相互压紧通电导线，薄壁端形成的空隙尺寸匹配发热体端部接头的尺寸。

较佳地，所述高熔点金属螺钉包括穿过高熔点金属电极的厚壁端用于使两片高熔点金属片的厚壁端压紧通电导线的第一高熔点金属螺钉、以及穿过高熔点金属电极的薄壁端以使所述发热体的端部接头固定在薄壁端形成的空隙中的第二高熔点金属螺钉。

较佳地，所述高熔点金属电极通过铁铬铝丝导线连接到电源。

较佳地，所述发热体的本体的内径为10-50mm，外径为12-60mm，螺距为2-4mm，长度为50-150mm。

较佳地，所述发热体的端部接头为长方体或圆柱型，长度为10-50mm，截面为(2-10mm)×(2-10mm)的矩形或直径3-10mm的圆。

较佳地，所述发热体的材质为碳纤维复合材料，优选为由碳纤维和碳化硅颗粒复合而成的碳纤维复合材料。

碳纤维复合材料本身具有优异的电学和耐高温性能，且考虑到高温电阻炉炉膛的尺寸需求以及发热体热效率利用，本实用新型的高温发热体采用螺旋式中空圆柱状，该结构利用发热体本身形状形成炉膛，使发热体不仅具备加热功能，同时具备形成炉膛的功能，通过高温辐射直接对样品加热，大大提高了发热效率。

本实用新型的有益效果：

本实用新型中高温电阻炉，在功耗低于350W、真空的条件下，最高温度能达到1500℃～1600℃。本实用新型的高温电阻炉具有体积小、重量轻、功耗低的的特点。

附图说明

图1为本实用新型一个实施方式中螺旋式中空圆柱状发热体；

图2为本实用新型一个实施方式中钼螺钉紧固式钼电极；

图3为本实用新型一个实施方式中发热体端部接头与螺钉紧固式钼电极的连接方式；

图4为本实用新型一个实施方式中高温电阻炉在使用时高温电阻炉炉膛的升降温曲线；

图5为本实用新型一个实施方式中高温电阻炉在加热过程中炉膛温度和功耗之间的关系曲线。

具体实施方式