[发明专利]一种多场耦合材料处理系统

说明书

本发明公开一种多场耦合材料处理系统，包括主机框架，主机框架上设有侧开门结构的炉体，炉体上方设有伺服液压油缸，伺服液压油缸的油管通过大流量高频响伺服阀连接到伺服油源，伺服液压油缸驱动设在炉体顶部的上压头施加向下的恒定力或波动力，上压头底端通过绝缘陶瓷连接有上电极；炉体底部设有与上压头对应的下压头；下压头顶端通过绝缘陶瓷连接有下电极，上电极和下电极分别连接到炉体外的可编程控制高压电源；所述炉体内的还设有为材料加热的发热体，发热体设置在由炉体外的电气柜控制。本发明通过设置热、力、电多场耦合，为材料处理提供了新的多场耦合作用方式；且结构简单、使用方便、快捷，有效降低了能耗。

技术领域

本发明涉及材料处理装置技术领域，具体为一种多场耦合作用下的材料处理装置。

背景技术

工程材料以其独特的力学、热学、电学、光学、声学、磁学等特性，在各个领域发挥着重要作用。材料性能与其微观结构密切相关，而微观结构往往是通过不同的材料处理工艺来调控。目前重点关注的材料微观结构特征主要包括晶体结构、缺陷、表面和界面等。材料微观结构的改变往往和物质扩散过程密切相关，温度梯度、压力梯度和电场梯度就是物质扩散常见的驱动力。通过力和热对材料进行处理已经有很长的发展历史，例如压制成型、压力加工、退火、压力烧结、放电等离子烧结等技术，但是通过电场直接对材料微观结构进行处理的技术还很少见，仅有电加热技术较为成熟。热压加工、热压烧结和放电等离子烧结技术将热和力的作用耦合起来对材料进行处理，大幅提升了材料处理效率，同时极大地提高了材料性能，推动了材料工业的飞速发展。

但对材料致密度，材料力学性能的追求一直是工程材料行业的需求。

发明内容

针对上述问题，本发明的目的在于提供一种能够提供高压电场、高频交变压力和辐射加热耦合作用的多场耦合作用下的材料处理装置，且结构简单、方便、快捷。技术方案如下：

一种多场耦合材料处理系统，包括主机框架，主机框架上设有前开门结构的炉体，炉体上方设有静压支撑油缸，静压支撑油缸的油管通过大流量高频响伺服阀连接到伺服油源，静压支撑油缸驱动设在炉体顶部的上压头施加向下的高频交变压力，上压头底端通过绝缘陶瓷连接有上电极；炉体底部设有与上压头对应的下压头；下压头顶端通过绝缘陶瓷连接有下电极，上电极和下电极分别连接到炉体外的可编程控制高压电源，用于为材料提供高压电场；所述炉体内的还设有为材料辐射加热的发热体，发热体设置在由炉体外的电气柜控制。

进一步的，还包括与炉体连接为炉体内提供真空环境的真空泵组。

更进一步的，还包括与炉体连接的向炉体内提供保护气氛的高压气源，以及用于电场控制、温度控制、压力控制和气氛控制的控制系统。

更进一步的，还包括给炉体和伺服油源提供冷却保护的水冷系统，以及用于电场控制、温度控制和压力控制的控制系统。

更进一步的，所述炉体的顶部和底部均设有两个分离的高压接线柱，上电极通过顶部的高压接线柱连接到可编程控制高压电源，下电极通过底部的高压接线柱连接到可编程控制高压电源。

更进一步的，所述电气柜包括大功率三相交流变压器、功率控制器和温控器，以及热电偶或红外测温装置；外接三相交流电源进入电气柜先与功率控制器连接，再由大功率三相交流变压器转换为低压直流电源，并传输给炉体内的发热体；热电偶或红外测温装置设置在发热体附近，将测得的温度信号传给温控器，温控器根据工艺参数向功率控制器发送信号调整加热功率，形成闭环控制。

更进一步的，所述静压支撑油缸顶部安装有位移传感器，底部安装有载荷传感器。

更进一步的，所述下压头通过设置在炉体下方的另一台静压支撑油缸驱动，以施加向上的高频交变压力。

更进一步的，所述发热体为由铁铬铝、镍铬、钨、钨铼、铂铱或钼制成的电热丝，或由硅钼、硅碳、铬酸镧、氧化锆、硼化锆或石墨制成的加热棒。