[发明专利]一种超快加热烧结装置及其应用

说明书

本发明公开了一种超快加热烧结装置，包括：电绝缘加热空腔，设置于所述电绝缘加热空腔内的电极片，与所述电极片有电连接的电源；所述电绝缘加热空腔内填充有高熔点导电粉末，所述高熔点导电粉末与所述电极片有电连接。此电极芯片需要插入装满导电粉末的加热腔内，此时导电粉末需包覆有待加热的工件，通过链接电源的电极芯片给予加热腔内导电粉末电流，从而达到对所需工件进行快速加热。本发明的装置具有结构简单，功能强大，可控性好的优点。本发明公开了一种超快加热工艺，本发明所述的超快烧结工艺是将导电粉末包覆，电加热，因此温度可控，导电粉末可重复使用，成本低廉，适合工业化生产。除了以外，亦能在熔化，焊接和化学反应工艺得到高效应用。

技术领域

本发明属于加热装置领域，具体涉及一种超快加热烧结装置及其应用。

背景技术

传统的加热装置由于加热方式的限制，很难在短时间内产生大面积的高温环境。随着材料科学的快速发展，很多材料需要快速产生的持续的高温环境，且对这个环境的稳定性有较高的要求。

例如致密的陶瓷体传统上是通过高温烧结生料粉末实而产生的，这是一个时间和能量密集的过程。需要高能量来保持陶瓷在高温度(比如高于1000摄氏度)和长时间(超过30分钟)。

目前有一种基于超快烧结的新型烧结方法，可以在几秒钟内烧结陶瓷。加工时间远短于常规烧结。该技术更节能是由于使用石墨毡加热烧结材料。但这种技术有很强的局限性，它只适用于厚度为1毫米的样品。由于加热和冷却阶段形成的热梯度在加热和冷却过程中会使材料开裂，用该技术不能应用于较厚的样品。

快速加热带来了额外的好处，即减少了颗粒增长的时间(即保持细粒微结构)，密度活化能显著降低，反应活性得到控制。这被证明对限制反应活性和保持组成固态电池的薄层的完整性特别有用，减少了加工过程中挥发性元素(即锂，钠)的挥发。在快速烧结技术的背景下，又提出瞬闪烧结，瞬闪烧结技术极大地减少了烧结所需的时间，最短只有几秒。现有技术通常采用外部加热源，尽管已经多次成功地尝试在较低的温度下触发闪光事件，但瞬闪烧结技术对待固化工件的电导率，样品的几何形状很敏感。这意味着该技术难以应用于工业水平。

所述技术的核心问题就是要有一种高效快捷的加热装置。因此发明一种高效快捷并适合大规模工业应用的加热装置十分有必要。

发明内容

本发明提供一种超快加热烧结装置以解决现有的超快加热烧结装置应用面窄，无法大规模工业化的技术问题。

为了解决所述技术问题，本发明一方面提供了一种超快烧结装置另一方面提供一种超快加热烧结装置，包括：

电绝缘的加热腔与电极芯片电连接，电极芯片与电源的电连接；此时加热腔的导电粉末需包覆有待加热的工件，电极芯片需要插入装满导电粉末的加热腔内，通过链接电源的电极芯片给予加热腔内导电粉末导电加热，热量通过传导和/或辐射和/或对流转递到工件，从而达到对所需工件进行快速加热。

优选的，所述的超快加热烧结装置还包括与所述电绝缘的加热腔有应力接触的施压装置。

优选的，所述的超快加热烧结装置还包括与所述加热腔内高熔点粉末有热接触的测温装置。

优选的，所述的导电加热腔外还设有电绝缘绝缘层。

优选的，所述高熔点导电粉末材料包括石墨，碳黑，石墨烯，碳纳米管，碳化硅，难熔金属和硼化物，钽，钨，铌，钼的碳化物的任意一种或多种的混合。如以上所述高熔点导电粉末任何一种或多种混合物中添加了非导电粉末，电导率将会下降。

优选的，所述待加热工件厚度为0.001-400毫米。

一种基于权利所述的超快加热烧结装置的超快烧结工艺，所述待加热工件为待烧结工件。

优选的，所述待烧结工件的材料包括金属，金属化合物和陶瓷前体中的任意一种或多种混合。