[发明专利]一种超声波辅助电流活化烧结炉

说明书

本发明涉及一种超声波辅助电流活化烧结炉，是针对陶瓷、高熵合金及镍基高温合金具有硬度高，耐高温，强度高等特点而进行设计的，采用机械、超声波、电气相结合，主要结构包括炉壳、炉腔、冷却水管、变幅杆、换能器、真空泵、压力电机、石墨模具、电控柜、超声波发生器、集成电路、脉冲直流电源、变压器，烧结炉实现了机械、电气、超声波相结合，本设备设计先进，结构紧凑，安全稳定可靠，安装使用方便，是先进的超声波辅助电流活化烧结炉。

技术领域

本发明涉及一种超声波辅助电流活化烧结炉，属烧结设备的设计与制造的技术领域。

背景技术

陶瓷、高熵合金及镍基高温合金等材料具有硬度高、耐高温和强度高等特点，在航空、航天、汽车、船舶及机械制造等领域得到了广泛的应用，但由于陶瓷、高熵合金和镍基高温合金的熔点较高，在材料的制备过程中对设备的要求较高，烧结温度高，容易造成晶粒的粗化长大，降低材料的机械性能，资源消耗率高。

为了降低陶瓷、高熵合金及镍基高温合金的烧结温度，提高烧结材料的机械性能，降低能源消耗率，超声波辅助电流活化烧结具有烧结速度快、烧结温度低，有效的抑制烧结材料晶粒的粗化长大，同时超声波效应和电流效应可以净化、活化烧结颗粒表面，提高颗粒表面活性，提高颗粒之间的界面结合强度，提高烧结材料的机械性能。

在超声波辅助电流活化烧结过程中，利用热压烧结直流脉冲电流产生的焦耳热和施加压力所产生的塑性变形加速烧结过程，同时利用在烧结粉末上所施加的直流脉冲电流，在颗粒之间产生尖端放电效应和等离子体效应，使得颗粒之间产生局部高温，净化、活化烧结颗粒表面，进而实现颗粒之间的冶金结合；在电流活化烧结过程中，辅助施加超声波，超声波具有声塑性效应、声空化效应和声流效应，可以促进烧结材料在烧结过程中的塑性变形、破碎颗粒表面的氧化膜、加速元素的扩散，进一步的提高烧结材料的相对密度和机械性能。

目前，陶瓷、高熵合金及镍基高温合金的烧结设备较落后，目前尚未有超声波辅助电流活化烧结炉，这一技术还在科学研究中。

发明内容

发明目的

本发明的目的是针对背景技术的状况，设计一种超声波辅助电流活化烧结炉，采用机械、超声波辅助、电控相结合的设计，使烧结炉具有加热烧结、超声波辅助、集成电路控制功能，以提高电流活化烧结炉的功能和烧结效果。

技术方案

本发明主要结构包括：炉壳、炉腔、冷却水管、出水管阀、进水管阀、下垫头、下垫块、变幅杆、变幅杆支架、换能器、真空泵、真空管、超声波发生器、窗口、出气管阀、电机支架、压力电机、上垫头、上垫块、烧结材料、石墨模具、电控箱、显示屏、电源控制器、超声波控制器、压力电机控制器、温度控制器、真空泵控制器、脉冲电流控制器、脉冲直流电源、变压器、导线；

超声波辅助电流活化烧结炉为立式，炉腔外部由炉壳和冷却水管环绕，炉壳右上部设置出气管阀；在炉壳的右下部设置有真空泵，真空泵通过真空管与炉腔连通；炉壳外部设有冷却水管，并由进水管阀、出水管阀控制；炉腔内下部设置有下垫块，下垫块上部放置石墨模具，石墨模具内下部为下垫头，下垫头上部为烧结材料，烧结材料上部为上压头，上压头上部为上压块，并连接压力电机，压力电机由电机支架固定；下垫块中心部位为变幅杆，变幅杆一端与下垫头连接，另一端与换能器连接，换能器通过导线与超声波发生器连接，变幅杆由变幅杆支架进行支撑固定；在炉壳右部设置有窗口和电控柜，在电控柜上设有显示屏、电源控制器、超声波控制器、压力电机控制器、温度控制器、真空泵控制器、脉冲电流控制器；在电控柜内部设置有脉冲直流电源、变压器、集成电路。

所述的电控柜电路为集成电路，由电压变换电路IC1、电源开关电路IC2、信号指示电路IC3、液晶显示电路IC4、微计算机信息处理电路IC5、振荡晶体电路IC6、超声波控制电路IC7、温度控制电路IC8、温度摄取采集传感器电路IC9、真空泵控制电路IC10、接地电路IC11、压力电机控制电路IC12、换能器控制电路IC13组成整体电路，各电路间由导线连接。