脈沖電流的雙場控綜合作用。
[0029]上述實施例中，動態壓力電脈沖雙場控燒結爐還包括冷卻水系統，冷卻水系統包括水冷通道51和冷卻水控制系統52，水冷通道51位于爐體I內部并靠近爐體I壁面，水冷通道51的出水口 53設置在爐體I上端，水冷通道51的入水口 54設置在爐體I下端，水冷通道51的入水口 54經冷卻水控制系統52連接燒結控制器4，燒結控制器4將冷卻水控制信號發送至冷卻水控制系統52，冷卻水控制系統52根據接收到的冷卻水控制信號控制水冷通道51中冷卻水的流入和流出。
[0030]上述實施例中，動態壓力電脈沖雙場控燒結爐還包括磁柵線位移測量系統6，磁柵線位移測量系統6包括磁頭61、磁柵線位移傳感器62和位移顯示器63，磁頭61直接在上壓頭電極23的壓力點上采集軸向位移信號，將獲得的軸向位移信號傳輸給磁柵線位移傳感器62，磁柵線位移傳感器62將采集到的軸向位移數據輸送至位移顯示器63進行實時顯不O
[0031 ] 上述實施例中，動態壓力電脈沖雙場控燒結爐還包括真空控制系統7，爐體I經真空控制系統7連接燒結控制器4，燒結控制器4將真空控制信號發送至真空控制系統7，真空控制系統7根據接收到的真空控制信號調節爐體I內的真空度，真空控制系統7包括機械栗、羅茨栗、真空壓力表和電磁閥。
[0032]上述實施例中，模具11采用韌性和強度更高的碳/碳復合材料，能夠承受高頻動態壓力持續沖擊，使用周期長。
[0033]上述實施例中，動態壓力控制模塊26產生的動態壓力大小范圍為O?5MPa，可調頻率范圍為O?3Hz。
[0034]本發明還提供一種動態壓力電脈沖雙場控燒結方法，包括以下步驟:
[0035]I)檢測電源、水源和真空度，將待燒結材料放置于模具11的中空部內腔內。
[0036]2)通過真空控制系統7控制爐體I內的真空度達到待燒結材料工藝要求中的真空度。
[0037]3)通過燒結控制器4控制動態壓力系統2作用于待燒結材料所需頻率和振幅的動態壓力，動態壓力促進待燒結材料的顆粒重排，從而提高待燒結材料的生坯密度。
[0038]4)在對待燒結材料作用動態壓力的同時，通過燒結控制器4控制脈沖電流發生器3對待燒結材料進行等離子脈沖電流燒結，使得待燒結材料同時受到動態壓力和等離子脈沖電流的雙場控綜合作用。
[0039]5)根據待燒結材料所需溫度及其工藝要求時間，當待燒結材料達到所需溫度后，保持待燒結材料工藝要求時間。
[0040]6)待燒結材料工藝要求時間達到后，通過冷卻水系統控制水冷通道11中冷卻水的進入和排出，進而對爐體I進行緩慢降溫；同時通過燒結控制器4控制壓力總控模塊27，緩慢降低動態壓力直至動態壓力為零。
[0041]7)當爐體I內的溫度冷卻達到室溫后，燒結完成，將燒結體從爐體I內取出。
[0042]上述各實施例僅用于說明本發明，其中各部件的結構、連接方式和制作工藝等都是可以有所變化的，凡是在本發明技術方案的基礎上進行的等同變換和改進，均不應排除在本發明的保護范圍之外。
【主權項】
1.一種動態壓力電脈沖雙場控燒結爐，其特征在于:它包括爐體、動態壓力系統、脈沖電流發生器和燒結控制器；所述爐體連接所述動態壓力系統和所述脈沖電流發生器，所述動態壓力系統和所述脈沖電流發生器都連接所述燒結控制器； 所述爐體內部設置有模具，所述模具采用帶有中空內腔的圓柱結構； 所述動態壓力系統包括上壓頭電極、下壓頭電極、上壓頭、下壓頭、恒定壓力控制模塊、動態壓力控制模塊和壓力總控模塊；所述上壓頭電極、所述下壓頭電極分別固定在所述爐體上部和所述爐體下部；所述上壓頭一端連接所述上壓頭電極底部，另一端插入所述模具中空內腔上部；所述下壓頭一端連接所述下壓頭電極，另一端插入所述模具中空內腔底部，并且位于所述模具中空內腔中的所述上壓頭端部與所述下壓頭端部之間具有容納待燒結材料的空間；所述上壓頭電極頂部與所述恒定壓力控制模塊和所述動態壓力控制模塊連接，所述恒定壓力控制模塊和所述動態壓力控制模塊都連接至所述壓力總控模塊；所述壓力總控模塊連接所述燒結控制器的輸出端，所述燒結控制器將動態壓力控制信號發送至所述壓力總控模塊，所述壓力總控模塊根據接收到的動態壓力控制信號控制所述恒定壓力控制模塊產生的恒定壓力和所述動態壓力控制模塊產生的動態壓力疊加為一個頻率和振幅可調的動態壓力作用于所述上壓頭電極，進而通過所述上壓頭電極控制所述上壓頭對待燒結材料產生大小可調的動態壓力。2.如權利要求1所述的一種動態壓力電脈沖雙場控燒結爐，其特征在于:所述脈沖電流發生器的輸出端連接所述上壓頭電極和所述下壓頭電極，所述脈沖電流發生器的輸入端連接至所述燒結控制器的輸出端，所述燒結控制器將脈沖電流控制信號發送至所述脈沖電流發生器，所述脈沖電流發生器根據接收到的脈沖電流控制信號對所述上壓頭電極和所述下壓頭電極進行等離子脈沖電流燒結，等離子脈沖電流通過所述上壓頭電極、所述下壓頭電極、所述上壓頭和所述下壓頭作用于待燒結材料。3.如權利要求1或2所述的一種動態壓力電脈沖雙場控燒結爐，其特征在于:所述動態壓力電脈沖雙場控燒結爐還包括冷卻水系統，所述冷卻水系統包括水冷通道和冷卻水控制系統，所述水冷通道位于所述爐體內部并靠近所述爐體壁面，所述水冷通道的出水口設置在所述爐體上端，所述水冷通道的入水口設置在所述爐體下端，所述水冷通道的入水口經所述冷卻水控制系統連接所述燒結控制器，所述燒結控制器將冷卻水控制信號發送至所述冷卻水控制系統，所述冷卻水控制系統根據接收到的冷卻水控制信號控制所述水冷通道中冷卻水的流入和流出。4.如權利要求1或2所述的一種動態壓力電脈沖雙場控燒結爐，其特征在于:所述動態壓力電脈沖雙場控燒結爐還包括磁柵線位移測量系統，所述磁柵線位移測量系統包括磁頭、磁柵線位移傳感器和位移顯示器，所述磁頭在所述上壓頭電極的壓力點上采集軸向位移信號，將獲得的軸向位移信號傳輸給所述磁柵線位移傳感器，所述磁柵線位移傳感器將采集到的軸向位移數據輸送至所述位移顯示器進行實時顯示。5.如權利要求3所述的一種動態壓力電脈沖雙場控燒結爐，其特征在于:所述動態壓力電脈沖雙場控燒結爐還包括磁柵線位移測量系統，所述磁柵線位移測量系統包括磁頭、磁柵線位移傳感器和位移顯示器，所述磁頭在所述上壓頭電極的壓力點上采集軸向位移信號，將獲得的軸向位移信號傳輸給所述磁柵線位移傳感器，所述磁柵線位移傳感器將采集到的軸向位移數據輸送至所述位移顯示器進行實時顯示。6.如權利要求1或2或5所述的一種動態壓力電脈沖雙場控燒結爐，其特征在于:所述動態壓力電脈沖雙場控燒結爐還包括真空控制系統，所述爐體經所述真空控制系統連接所述燒結控制器，所述燒結控制器將真空控制信號發送至所述真空控制系統，所述真空控制系統根據接收到的真空控制信號調節所述爐體內的真空度；所述真空控制系統包括機械栗、羅茨栗、真空壓力表和電磁閥。7.如權利要求3所述的一種動態壓力電脈沖雙場控燒結爐，其特征在于:所述動態壓力電脈沖雙場控燒結爐還包括真空控制系統，所述爐體經所述真空控制系統連接所述燒結控制器，所述燒結控制器將真空控制信號發送至所述真空控制系統，所述真空控制系統根據接收到的真空控制信號調節所述爐體內的真空度；所述真空控制系統包括機械栗、羅茨栗、真空壓力表和電磁閥。8.如權利要求1或2或5或7所述的一種動態壓力電脈沖雙場控燒結爐，其特征在于:所述模具采用碳/碳復合材料。9.如權利要求1或2或5或7所述的一種動態壓力電脈沖雙場控燒結爐，其特征在于:所述動態壓力控制模塊產生的動態壓力大小范圍為O?5MPa，可調頻率范圍為O?3Hz。10.一種使用如權利要求1?9中任一項所述的動態壓力電脈沖雙場控燒結爐的燒結方法，包括以下步驟: 1)檢測電源、水源和真空度，將待燒結材料放置于爐體內模具的中空部內腔內； 2)通過真空控制系統控制爐體內的真空度達到待燒結材料工藝要求中的真空度； 3)通過燒結控制器控制動態壓力系統作用于待燒結材料所需頻率和振幅的動態壓力，動態壓力促進待燒結材料的顆粒重排，從而提高待燒結材料的生坯密度； 4)在對待燒結材料作用動態壓力的同時，通過燒結控制器控制脈沖電流發生器對待燒結材料進行等離子脈沖電流燒結，使得待燒結材料同時受到動態壓力和等離子脈沖電流的雙場控綜合作用； 5)根據待燒結材料所需溫度及其工藝要求時間，當待燒結材料達到所需溫度后，保持待燒結材料工藝要求時間； 6)待燒結材料工藝要求時間達到后，通過冷卻水系統控制水冷通道中冷卻水的進入和排出，進而對爐體進行緩慢降溫；同時通過燒結控制器控制壓力總控模塊，緩慢降低動態壓力直至動態壓力為零； 7)當爐體內的溫度冷卻達到室溫后，燒結完成，將燒結體從爐體內取出。
【專利摘要】本發明涉及一種動態壓力電脈沖雙場控燒結爐及燒結方法，它包括爐體、動態壓力系統、脈沖電流發生器和燒結控制器；爐體連接動態壓力系統和脈沖電流發生器，動態壓力系統和脈沖電流發生器都連接燒結控制器。爐體內設置有模具；動態壓力系統包括上壓頭電極、下壓頭電極、上壓頭、下壓頭、恒定壓力控制模塊、動態壓力控制模塊和壓力總控模塊；動態壓力系統連接燒結控制器；脈沖電流發生器連接上壓頭電極和下壓頭電極，且連接燒結控制器，燒結控制器控制動態壓力系統和脈沖電流發生器對待燒結材料產生可調動態壓力和進行等離子脈沖電流燒結。本發明提供一種能夠制備優質性能材料的動態壓力電脈沖雙場控燒結爐及燒結方法，可廣泛應用于高性能材料的燒結中。
【IPC分類】F27B5/18, F27D9/00, F27D7/06, F27B5/06, F27B5/05
【公開號】CN105135873
【申請號】CN201510473828
【發明人】謝志鵬, 韓耀, 李雙
【申請人】清華大學
【公開日】2015年12月9日
【申請日】2015年8月5日