專利名稱：燃燒合成反應器的制作方法
技術領域：
本發明涉及一種制備金屬陶瓷、梯度功能材料、金屬間化合物等復合材料的具有大尺寸模具套的反應器。
背景技術：
由于自蔓延高溫合成技術克服了傳統工藝制備高溫難熔材料工藝時間長、能源消耗大的缺點，特別是在耐高溫、耐沖刷和抗熱沖擊性高性能材料制備方面所顯示的獨特優點而備受青睞。但是能否成功地制備這種性能良好、形狀復雜的大尺寸復合材料，在很大程度上取決于這種燃燒合成反應器的良好性能和各裝置的靈活性及協調性。已有的粉末冶金模具大多數容積比較小(高度＜200mm，φ＜200mm)，形狀比較簡單，而且是靜態加載，已不能適應人們對復合材料發展的需求。
發明內容
本發明的目的是研制一種燃燒合成反應器，它具有強度高、尺寸大、易操作、安全穩定性好的特點。本發明包含模具外套1、升降臺2、加壓器3、模具4；模具外套1固定在加壓器3的底座3-1上面的中部，升降臺2設置在模具外套1內的下部，模具4設置在模具外套1內升降臺2的上面，加壓器3的壓頭3-2設置在加壓器3上橫梁3-3中部的下側，壓頭3-2與模具外套1上下對應設置，壓頭3-2與模具外套1的軸線相同。所述模具4是鋼模或石英砂模。本發明適用于固—固體系粉末燃燒合成反應制備陶瓷材料、金屬基復合材料、陶瓷基復合材料、梯度功能復合材料和復相陶瓷，解決了大尺寸難以成形的問題，可在反應器中直接制備預制坯，克服了移動大尺寸壓坯帶來的定位不準確、易損壞的缺點。可根據材料實際尺寸的大小，更換調整模具。具有設備簡單、工藝簡便、強度高、尺寸大、能耗低、生產效率高、成本低、安全性穩定性好的優點。
圖1是本發明的整體結構示意圖，圖2是模具外套1與升降臺2的結構示意圖，圖3是本發明的工作原理示意圖。
具體實施例方式
一(見圖1、圖2)本實施方式由模具外套1、升降臺2、加壓器3、模具4組成；模具外套1固定在加壓器3的底座3-1上面的中部，升降臺2設置在模具外套1內的下部，模具4設置在模具外套1內升降臺2的上面，加壓器3的壓頭3-2設置在加壓器3上橫梁3-3中部的下側，壓頭3-2與模具外套1上下對應設置，壓頭3-2與模具外套1的軸線相同。模具外套1的內徑φ等于320-700mm，模具外套1的整體高度為550-850mm。
具體實施方式
二本實施方式與具體實施方式
一的不同點在于，在壓頭3-2外側的上部固定有至少兩個油燈3-4。其它組成和連接關系與具體實施方式
一相同。
具體實施方式
三本實施方式與具體實施方式
一的不同點在于，它增加了溫度壓力傳感器5，溫度壓力傳感器5的探頭5-1固定在模具外套1上。其它組成和連接關系與具體實施方式
一相同。
工作原理(見圖3)本發明首先將經過干燥和混合好的原材料(Ti粉、Cu粉、Ni粉和B粉)裝入鋼模中，用40MPa壓力壓制成相對密度為55-60％的預制坯，利用升降臺將鋼模提升換成石英砂模。在預制坯上面鋪上一層點火劑，通過外部電源使點火劑內的鎢絲發熱，點火劑達到著火溫度時，整個預制坯被點燃，這是一個瞬間的過程。燃燒合成過程中，雜質氣體以及初始壓坯(預制坯)中的空氣必須加以排除，以實現壓坯的致密化。由于燃燒過程中溫度非常高，能達到2000-3000K，有的甚至達到4500K，一般雜質氣體都能揮發，而包附在熔融材料內部的氣體可以通過施加高壓得以排除；由于壓坯材料周圍是石英砂，它不但能夠提供氣體逃逸的通道，還能起到傳遞均勻應力，限制壓坯變形的作用，排出的氣體通過壓頭四周懸掛的油燈燃燒消失。加壓是在燃燒合成完成后，延遲一定的時間，在壓坯仍處于紅熱軟化狀態時，迅速用壓頭施加一個高壓，最大壓力為5000千牛頓，并保持一段時間后，迅速取出壓坯，埋入石英砂中自然冷卻，實現壓坯的致密化。溫度壓力傳感器的一端和計算機連接，主要采集燃燒合成過程的主要工藝參數，如反應過程中最高溫度、延遲時間、保壓時間、保壓壓力等參數，可以優化工藝參數，消除人工操作的誤差。
權利要求
1.燃燒合成反應器，它包含模具外套(1)、升降臺(2)、加壓器(3)、模具(4)；其特征在于模具外套(1)固定在加壓器(3)的底座(3-1)上面的中部，升降臺(2)設置在模具外套(1)內的下部，模具(4)設置在模具外套(1)內升降臺(2)的上面，加壓器(3)的壓頭(3-2)設置在加壓器(3)上橫梁(3-3)中部的下側，壓頭(3-2)與模具外套(1)上下對應設置，壓頭(3-2)與模具外套(1)的軸線相同。
2.根據權利要求1所述的燃燒合成反應器，其特征在于模具外套(1)的內徑φ等于320-700mm。
3.根據權利要求1所述的燃燒合成反應器，其特征在于模具外套(1)的整體高度為550-850mm。
4.根據權利要求1所述的燃燒合成反應器，其特征在于在壓頭(3-2)外側的上部固定有至少兩個油燈(3-4)。
5.根據權利要求1所述的燃燒合成反應器，其特征在于它增加了溫度壓力傳感器(5)，溫度壓力傳感器(5)的探頭(5-1)固定在模具外套(1)上。
全文摘要
燃燒合成反應器，它涉及一種制備金屬陶瓷、梯度功能材料、金屬間化合物等復合材料的具有大尺寸模具套的反應器。本發明模具外套(1)固定在加壓器(3)的底座(3－1)上面的中部，升降臺(2)設置在模具外套(1)內的下部，模具(4)設置在模具外套(1)內升降臺(2)的上面，加壓器(3)的壓頭(3－2)設置在加壓器(3)上橫梁(3－3)中部的下側，壓頭(3－2)與模具外套(1)上下對應設置。本發明解決了大尺寸難以成形的問題，可在反應器中直接制備預制坯，克服了移動大尺寸壓坯帶來的定位不準確、易損壞的缺點。可根據材料實際尺寸的大小，更換調整模具。具有設備簡單、工藝簡便、強度高、耐高溫、抗熱震、抗燒蝕、尺寸大、能耗低、生產效率高、成本低、安全性穩定性好的優點。
文檔編號C22C1/04GK1528928SQ0313264
公開日2004年9月15日 申請日期2003年9月27日 優先權日2003年9月27日
發明者韓杰才, 赫曉東, 張幸紅, 曲偉, 徐強, 洪長青 申請人:哈爾濱工業大學