本發明涉及用于熱壓燒結法制備陶瓷和金屬材料的燒結爐技術領域，具體為一種中頻單向振動氣氛燒結爐。
背景技術：
燒結是一種必不可少的材料制備方法，目前制備材料的方法主要有傳統無壓燒結、熱壓、熱等靜壓、微波燒結和放電等離子燒結等。各種燒結方法的實現，都需要依賴特定的燒結爐。其中，熱壓爐是一種燒結金屬和陶瓷材料比較常用的燒結爐。熱壓燒結爐可以在真空或者保護氣氛中，對陶瓷、金屬及一些難熔金屬間化合物粉末進行燒結，從而獲得具有一定致密度和機械強度的材料。熱壓燒結的基本原理是在一定的高溫下，對樣品施加一定的壓力，使坯體顆粒中的質點在高溫和機械力的雙重作用下，實現生坯中不同粉粒間的接觸和擴散，排除氣孔，最終實現材料的致密化。而目前采用的機械加壓的熱壓燒結加壓方式雖然穩定可靠，但是靈活性不夠。
技術實現要素：
針對上述問題，本發明的目的在于提供一種通過提供可調頻交變壓力，進而提高陶瓷和粉末冶金制品性能的中頻單向振動氣氛燒結爐。技術方案如下：
一種中頻單向振動氣氛燒結爐，包括帶有壓力系統的爐體，爐體的上部設有上壓頭，下部設有下壓頭；下壓頭底部設有頻率、振幅和壓力可調的電液伺服施壓裝置，電液伺服施壓裝置連接到電液伺服系統。
進一步的，所述電液伺服施壓裝置的振動頻率為0-50Hz可調。
更進一步的，所述電液伺服施壓裝置壓力波動范圍為0-預加載壓力*15%MPa可調。
更進一步的，所述上壓頭和下壓頭采用高強度石墨塊制成。
更進一步的，所述爐體內部設有通過溫控系控制的發熱體，且發熱體為高純石墨、碳化硅或電阻絲。
更進一步的，所述還包括連接到爐體用于實現抽真空和充保護氣氛的氣控系統，以及用于冷卻爐內溫度的水循環系統。
更進一步的，所述保護氣氛為氬氣或氮氣。
本發明的有益效果是：
1)本發明在現有設備的基礎上實現振動燒結，在得到同樣燒結制品的情況下大大降低了生產成本；
2)本發明在原有高溫燒結的基礎上增加了可調頻率、可調幅度/壓力振動燒結兩大特點，振動燒結中促使顆粒重排，加速體積收縮，達到迅速致密化的目的，有效提高燒結制品的致密度和力學性能，得到更優異的高性能陶瓷和粉末冶金材料；
3)本發明可以燒結不同振動頻率下的高性能陶瓷和粉末冶金制品，研究獲得高性能陶瓷和粉末冶金制品最佳性能的頻率范圍；
4)本發明可以進行不同振動幅度/壓力下粉末冶金制品的制備，研究獲得高性能陶瓷和粉末冶金制品最佳性能的振幅范圍；
5)本發明實現在得到相同燒結制品性能的情況下，有效降低能耗和燒結時間，在大大提高工作效率的同時也減少了環境污染。
6)本發明可以進行不同氣氛下高性能陶瓷和粉末冶金制品的燒結，從而針對各種不同的材料選用合適的氣氛介質。
7)本發明尤其適合對薄板狀的陶瓷和粉末冶金材料進行燒制，設備成本較低。
附圖說明
圖1為本發明中頻單向振動氣氛燒結爐的結構示意圖。
1-溫控系統；2-氣控系統；3-電液伺服系統；4-上壓頭；5-下壓頭；6-水循環系統；7-電液伺服施壓裝置；9-爐體。
具體實施方式
下面結合附圖和具體實施例對本發明做進一步詳細說明。如圖1所示，一種中頻單向振動氣氛燒結爐，包括帶有壓力系統的爐體9，溫控系統1、氣控系統2、電液伺服系統3、電控系統和水循環系統6；爐體9的上部設有上壓頭4，下部設有下壓頭5；壓力系統采用單相向加壓方式，下壓頭5底部設有頻率、振幅和壓力可調的電液伺服施壓裝置7，電液伺服施壓裝置7連接到電液伺服系統3。
通過參數設置可以對整套實驗裝置進行控制。實驗裝置通過溫度傳感器和壓力傳感器可以控制和顯示爐體內加熱室的溫度和樣品所受的壓強。
氣控系統2能在一至五分鐘內將爐體的壓力降到10-3 Pa，同時能夠充入氬氣等氣體到爐體9中，為燒結做準備。隨后，通過溫控系統1加溫，并通過電液伺服施壓裝置7對加載壓力、振動頻率和幅度/壓力進行控制，整個過程，水循環系統6起到冷卻作用。
本實施例的電液伺服施壓裝置7的振動頻率為0-50Hz，在燒結的同時提供可調頻率的振動。
本實施例的電液伺服施壓裝置7在預加載壓力的基礎之上，還可以同時實現振動加壓，壓力波動范圍在0-加載壓力*15%MPa可調。
本實施例的上壓頭4和下壓頭5采用高強度石墨塊制成，保證壓頭所承壓力不低于60MPa。
爐體9為單室蛤殼式，前開門，立式安裝，爐體內存在加熱室，加熱室用于真空或保護氣氛，發熱體可以采用高純石墨或碳化硅或電阻絲制成。氣控系統2用以實現抽真空和充保護氣氛操作，所述保護氣氛一般為氬氣或氮氣。
本發明的工作原理是在原有普通熱壓燒結爐的基礎上于爐體底部加上一個通過電液伺服原理設計的可調頻和振幅/壓力裝置，通過這個可調頻和振幅/壓力裝置實現高性能陶瓷和粉末冶金制品的振動熱壓燒結，從而提高燒結制品的致密度和性能。