[实用新型]一种适用于高温石墨烧结炉的陶瓷粉体合成反应装置

说明书

本实用新型公开了一种适用于高温石墨烧结炉的陶瓷粉体合成反应装置，包括炉体、保温腔、反应腔室(一个或多个)、导气组件、腔室支架和加热装置；保温腔设置在炉体内，反应腔室设置在保温腔内，腔室支架设置在反应腔室底部，加热装置设置在保温腔内并位于腔室支架下方；炉体上分别设有炉体进气口和炉体出气口；导气组件一端连接炉体进气口，另一端连接反应腔室；反应腔室包括中空壳体，内部放置有原料坯体的中空壳体，以及设置在中空壳体内并位于原料坯体旁的隔板；隔板上设有通气孔。本实用新型对高温烧结设备无特殊要求，可用于在高温石墨烧结炉内宏量制备基于气‑固反应的氮化物、氮氧化物等陶瓷粉体，因而具有良好的应用前景和推广价值。

技术领域

本实用新型属于粉体合成设备技术领域，具体地讲，是涉及一种适用于高温石墨烧结炉的陶瓷粉体合成反应装置。

背景技术

氮化物、氮氧化物等陶瓷材料由于具有优良的综合性能在诸多领域都有非常广泛的应用前景。但是，目前国内高纯度氮化物、氮氧化物等陶瓷的粉体主要依靠进口，其主要原因是尚未掌握这类陶瓷的高纯度粉体宏量制备技术，而更深层次的原因是缺少能够有效控制反应环境的粉体宏量合成设备和装置。

碳热还原氮化法和直接氮化法是氮化物、氮氧化物等陶瓷粉体的合成方法中最有工业化发展潜力的合成方法，这两种方法都涉及到高温气-固反应(温度高达1300～1800℃)。目前能够满足这么高使用温度要求且适用于气-固反应合成粉体的设备主要有两种：碳管炉和高温石墨烧结炉。碳管炉可实现气体的定向流动，但碳管尺寸较小、单次装粉量少，造成粉体合成效率非常低下，仅适用于实验室量级陶瓷粉体合成；而高温石墨烧结炉虽然具有炉膛尺寸大的特点，但是存在炉内气流不可控和碳毡等粉尘污染陶瓷粉体的问题。

为了提高氮化物、氮氧化物等陶瓷粉体的合成效率，增加粉体与气体的气-固反应完成度，科技工作者在粉体合成设备和装置方面进行了很多有益探索。例如，专利CN103466668 A公布了一种高温气氛旋转炉，通过旋转坩埚带动内部原料粉体的翻转，实现粉体与气体的充分接触，制备出了较高纯度的AlON粉体，但存在设备投入较高和单次合成量较少的缺点，目前仅适用于实验室；专利CN 207684887 U公布了一种用于高纯氮化硅粉体制备的设备，采用支气管通气和多反应室设计，在一定程度上有利于氮气在粉体内部的扩散，但粉体与反应室内壁相接触，存在沾染粉体且不易去除沾染物的问题；专利CN108329036 A公布了一种采用气氛压力烧结炉制备超细高纯AlON粉体的方法，在1700℃下利用高压氮气的高渗透性合成出了高纯度的粉体，但该方法对设备要求较高且存在沾染的问题，无法用于宏量制备。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种适用于高温石墨烧结炉的陶瓷粉体合成反应装置，解决在高温石墨烧结炉内宏量合成氮化物、氮氧化物等陶瓷粉体的反应环境控制难题。通过把高温石墨烧结炉流进的气体直接导入反应腔室，再结合反应腔室的结构设计，以实现气体在反应腔室内定向流动，并保护反应腔室内的原料坯体免受污染。

为实现上述目的，本实用新型基于同一发明构思下，采用两种技术方案，分别如下：

方案一

一种适用于高温石墨烧结炉的陶瓷粉体合成反应装置，包括炉体、保温腔、反应腔室、导气组件、腔室支架和加热装置；所述保温腔设置在炉体内，所述反应腔室设置在保温腔内，所述腔室支架设置在反应腔室底部，用于支撑反应腔室，所述加热装置设置在保温腔内并位于腔室支架下方；所述炉体上分别设有炉体进气口和炉体出气口；所述导气组件一端连接炉体进气口，另一端连接反应腔室，用于将待反应气体经由炉体进气口通入至反应腔室内；所述反应腔室包括分别设有进气口和出气口并且内部放置有用于与待反应气体进行反应的原料坯体的中空壳体，以及设置在中空壳体内并位于原料坯体旁、用于对进入中空壳体内的气体进行规整使气体充分与原料坯体接触反应的隔板；所述隔板上设有通气孔。

方案二