本發(fa)明涉及用(yong)于熱(re)壓燒(shao)結法制備陶(tao)瓷和金屬材料的(de)燒(shao)結爐技術(shu)領域，具(ju)體(ti)為(wei)一(yi)種中頻單向(xiang)振動氣氛燒(shao)結爐。

背景技術：

燒(shao)(shao)(shao)(shao)(shao)(shao)結(jie)(jie)(jie)是一種(zhong)必不(bu)可少的(de)材(cai)料(liao)制備方法，目前制備材(cai)料(liao)的(de)方法主要有(you)傳統無壓(ya)燒(shao)(shao)(shao)(shao)(shao)(shao)結(jie)(jie)(jie)、熱(re)(re)壓(ya)、熱(re)(re)等靜壓(ya)、微波燒(shao)(shao)(shao)(shao)(shao)(shao)結(jie)(jie)(jie)和(he)(he)(he)放電等離子燒(shao)(shao)(shao)(shao)(shao)(shao)結(jie)(jie)(jie)等。各種(zhong)燒(shao)(shao)(shao)(shao)(shao)(shao)結(jie)(jie)(jie)方法的(de)實(shi)現，都需要依賴特定(ding)的(de)燒(shao)(shao)(shao)(shao)(shao)(shao)結(jie)(jie)(jie)爐(lu)。其中(zhong)，熱(re)(re)壓(ya)爐(lu)是一種(zhong)燒(shao)(shao)(shao)(shao)(shao)(shao)結(jie)(jie)(jie)金(jin)屬和(he)(he)(he)陶瓷材(cai)料(liao)比較(jiao)常用的(de)燒(shao)(shao)(shao)(shao)(shao)(shao)結(jie)(jie)(jie)爐(lu)。熱(re)(re)壓(ya)燒(shao)(shao)(shao)(shao)(shao)(shao)結(jie)(jie)(jie)爐(lu)可以在(zai)真空或者保護氣氛中(zhong)，對陶瓷、金(jin)屬及(ji)一些難熔金(jin)屬間化(hua)(hua)合物粉末進行燒(shao)(shao)(shao)(shao)(shao)(shao)結(jie)(jie)(jie)，從(cong)而獲得(de)具有(you)一定(ding)致密(mi)度和(he)(he)(he)機(ji)(ji)械強(qiang)度的(de)材(cai)料(liao)。熱(re)(re)壓(ya)燒(shao)(shao)(shao)(shao)(shao)(shao)結(jie)(jie)(jie)的(de)基本原理是在(zai)一定(ding)的(de)高(gao)(gao)溫下(xia)(xia)，對樣品(pin)施加(jia)一定(ding)的(de)壓(ya)力，使坯(pi)體(ti)顆粒中(zhong)的(de)質點在(zai)高(gao)(gao)溫和(he)(he)(he)機(ji)(ji)械力的(de)雙重作用下(xia)(xia)，實(shi)現生坯(pi)中(zhong)不(bu)同粉粒間的(de)接(jie)觸和(he)(he)(he)擴散，排除氣孔(kong)，最終實(shi)現材(cai)料(liao)的(de)致密(mi)化(hua)(hua)。而目前采用的(de)機(ji)(ji)械加(jia)壓(ya)的(de)熱(re)(re)壓(ya)燒(shao)(shao)(shao)(shao)(shao)(shao)結(jie)(jie)(jie)加(jia)壓(ya)方式(shi)雖然穩定(ding)可靠，但是靈活性不(bu)夠。

技術實現要素：

針對上述問題，本發(fa)明的(de)目的(de)在(zai)于提(ti)(ti)供(gong)一(yi)種通(tong)過提(ti)(ti)供(gong)可調頻交變壓力(li)，進而提(ti)(ti)高(gao)陶瓷和(he)粉末冶金(jin)制品性能(neng)的(de)中(zhong)頻單向振(zhen)動氣(qi)氛燒結爐。技術方案如下：

一種中頻單向振動氣氛燒結爐(lu)，包括帶有(you)(you)壓(ya)力系統(tong)的(de)(de)爐(lu)體，爐(lu)體的(de)(de)上部設有(you)(you)上壓(ya)頭，下部設有(you)(you)下壓(ya)頭；下壓(ya)頭底部設有(you)(you)頻率、振幅和壓(ya)力可調的(de)(de)電(dian)(dian)液伺服(fu)施壓(ya)裝置(zhi)，電(dian)(dian)液伺服(fu)施壓(ya)裝置(zhi)連接到(dao)電(dian)(dian)液伺服(fu)系統(tong)。

進一(yi)步的(de)，所述(shu)電液伺服施(shi)壓裝置的(de)振動頻率為(wei)0-50Hz可(ke)調(diao)。

更(geng)進一步的，所述電液(ye)伺服(fu)施壓(ya)裝置壓(ya)力波(bo)動(dong)范(fan)圍為0-預加載(zai)壓(ya)力*15%MPa可調(diao)。

更進一步(bu)的，所述(shu)上壓頭(tou)(tou)和(he)下壓頭(tou)(tou)采用(yong)高強(qiang)度石墨塊制成。

更(geng)進一步的(de)，所(suo)述爐體內部設有通過溫控(kong)(kong)系(xi)控(kong)(kong)制(zhi)的(de)發熱(re)體，且發熱(re)體為高純石(shi)墨、碳化硅(gui)或電(dian)阻絲。

更進一(yi)步的，所述還包括連(lian)接到爐體用于實現抽真(zhen)空和充保護氣氛(fen)的氣控系(xi)統，以及用于冷卻爐內溫度的水循環(huan)系(xi)統。

更進一步的，所述保護氣(qi)(qi)氛為氬(ya)氣(qi)(qi)或氮氣(qi)(qi)。

本發明的有益效果是：

1)本(ben)(ben)發(fa)明在(zai)(zai)現有設(she)備的基(ji)礎上實現振動燒結，在(zai)(zai)得到同樣燒結制品的情況下大大降低了生產成本(ben)(ben)；

2)本發明在(zai)原(yuan)有(you)高溫燒(shao)結(jie)(jie)的(de)(de)基礎上增加(jia)了可調頻率、可調幅度/壓力振動燒(shao)結(jie)(jie)兩(liang)大(da)特(te)點，振動燒(shao)結(jie)(jie)中促使(shi)顆(ke)粒重排，加(jia)速體積收縮，達到迅速致(zhi)密(mi)化的(de)(de)目的(de)(de)，有(you)效提高燒(shao)結(jie)(jie)制品的(de)(de)致(zhi)密(mi)度和力學性(xing)能，得到更優異(yi)的(de)(de)高性(xing)能陶瓷(ci)和粉末冶金材料；

3)本發(fa)明可以燒結(jie)不同振動頻(pin)率下的高(gao)(gao)性能(neng)陶瓷和粉末(mo)冶(ye)金制品(pin)，研(yan)究獲得高(gao)(gao)性能(neng)陶瓷和粉末(mo)冶(ye)金制品(pin)最佳性能(neng)的頻(pin)率范(fan)圍；

4)本發明可以進(jin)行(xing)不同(tong)振動幅度/壓力下粉末冶金(jin)(jin)制(zhi)品(pin)的(de)制(zhi)備，研究獲得高性(xing)(xing)能(neng)陶瓷和粉末冶金(jin)(jin)制(zhi)品(pin)最佳(jia)性(xing)(xing)能(neng)的(de)振幅范圍；

5)本發明(ming)實現在得到(dao)相同(tong)燒結制品(pin)性能(neng)的(de)情況(kuang)下，有效降低(di)能(neng)耗和(he)燒結時間，在大大提高工作效率的(de)同(tong)時也減少了(le)環境污染。

6)本(ben)發明可以進行不(bu)(bu)同氣氛下高(gao)性能陶(tao)瓷和粉末冶金制品的燒結，從而針對各種不(bu)(bu)同的材料選用合適的氣氛介質。

7)本(ben)發明尤其適合(he)對薄板(ban)狀的陶瓷(ci)和(he)粉末冶金(jin)材料進行燒制，設(she)備成本(ben)較低(di)。

附圖說明

圖(tu)1為(wei)本發明中(zhong)頻單(dan)向振動氣氛(fen)燒結爐的(de)結構示意圖(tu)。

1-溫控系(xi)(xi)統(tong)；2-氣控系(xi)(xi)統(tong)；3-電液伺服系(xi)(xi)統(tong)；4-上壓頭；5-下壓頭；6-水循環系(xi)(xi)統(tong)；7-電液伺服施壓裝置；9-爐體。

具體實施方式

下(xia)面結(jie)合附圖(tu)和具體(ti)實施例對本發明(ming)做進一(yi)步詳細說明(ming)。如圖(tu)1所示，一(yi)種中頻(pin)單向(xiang)振動氣氛燒結(jie)爐(lu)，包(bao)括(kuo)帶有(you)壓(ya)(ya)力(li)系(xi)統(tong)(tong)的爐(lu)體(ti)9，溫控(kong)系(xi)統(tong)(tong)1、氣控(kong)系(xi)統(tong)(tong)2、電(dian)液伺(si)(si)服(fu)(fu)系(xi)統(tong)(tong)3、電(dian)控(kong)系(xi)統(tong)(tong)和水循(xun)環系(xi)統(tong)(tong)6；爐(lu)體(ti)9的上部(bu)設有(you)上壓(ya)(ya)頭4，下(xia)部(bu)設有(you)下(xia)壓(ya)(ya)頭5；壓(ya)(ya)力(li)系(xi)統(tong)(tong)采用(yong)單相向(xiang)加壓(ya)(ya)方式(shi)，下(xia)壓(ya)(ya)頭5底(di)部(bu)設有(you)頻(pin)率、振幅和壓(ya)(ya)力(li)可(ke)調(diao)的電(dian)液伺(si)(si)服(fu)(fu)施壓(ya)(ya)裝置7，電(dian)液伺(si)(si)服(fu)(fu)施壓(ya)(ya)裝置7連接到電(dian)液伺(si)(si)服(fu)(fu)系(xi)統(tong)(tong)3。

通過參數(shu)設置(zhi)可以對整套實(shi)驗裝(zhuang)(zhuang)置(zhi)進行(xing)控制。實(shi)驗裝(zhuang)(zhuang)置(zhi)通過溫度傳(chuan)感(gan)器(qi)和(he)壓力傳(chuan)感(gan)器(qi)可以控制和(he)顯示(shi)爐體內(nei)加熱室的(de)溫度和(he)樣品所受的(de)壓強(qiang)。

氣控系統2能在一至五分鐘內將爐體的壓力降到10^-3 Pa，同時能(neng)夠充入氬氣等氣體(ti)到爐體(ti)9中，為燒結做準備(bei)。隨后(hou)，通過溫控系(xi)統1加(jia)溫，并通過電液伺服施壓(ya)(ya)(ya)裝(zhuang)置7對加(jia)載壓(ya)(ya)(ya)力、振動頻率和(he)幅(fu)度/壓(ya)(ya)(ya)力進(jin)行(xing)控制，整個(ge)過程，水循環(huan)系(xi)統6起到冷卻作用。

本(ben)實施例的(de)電液伺服施壓裝置(zhi)7的(de)振動頻率(lv)為0-50Hz，在燒(shao)結(jie)的(de)同時提(ti)供(gong)可(ke)調頻率(lv)的(de)振動。

本實施例的(de)電液(ye)伺(si)服施壓(ya)裝置7在預加載壓(ya)力(li)的(de)基(ji)礎(chu)之上，還可(ke)以同(tong)時(shi)實現振(zhen)動(dong)加壓(ya)，壓(ya)力(li)波動(dong)范圍在0-加載壓(ya)力(li)*15%MPa可(ke)調。

本實施例的上壓頭4和下壓頭5采用高強度石墨(mo)塊(kuai)制成，保證壓頭所承壓力不(bu)低于60MPa。

爐(lu)體(ti)9為單室蛤殼式(shi)，前開門，立式(shi)安裝，爐(lu)體(ti)內存在加(jia)熱室，加(jia)熱室用于真(zhen)空(kong)(kong)或(huo)保(bao)護氣(qi)氛(fen)(fen)，發熱體(ti)可以(yi)采用高純石墨或(huo)碳化(hua)硅或(huo)電阻絲制(zhi)成。氣(qi)控系(xi)統2用以(yi)實現抽真(zhen)空(kong)(kong)和充(chong)保(bao)護氣(qi)氛(fen)(fen)操作，所述(shu)保(bao)護氣(qi)氛(fen)(fen)一(yi)般(ban)為氬(ya)氣(qi)或(huo)氮(dan)氣(qi)。

本發明(ming)的(de)工(gong)作(zuo)原理是(shi)在原有普(pu)通(tong)(tong)熱壓燒(shao)結爐的(de)基礎上于爐體底部(bu)加上一個(ge)通(tong)(tong)過(guo)(guo)電液伺服原理設計(ji)的(de)可(ke)調(diao)頻和(he)(he)振幅/壓力裝置，通(tong)(tong)過(guo)(guo)這(zhe)個(ge)可(ke)調(diao)頻和(he)(he)振幅/壓力裝置實現高性能陶瓷和(he)(he)粉末冶(ye)金制(zhi)品(pin)的(de)振動熱壓燒(shao)結，從(cong)而提(ti)高燒(shao)結制(zhi)品(pin)的(de)致密度和(he)(he)性能。