流動氣氛冷熱沖擊燒結電阻爐的制作方法
【技術領域】
[0001]本實用新型涉及一種電阻燒結爐，尤其涉及一種通過流動氣氛產生溫度波動，在冷熱溫度沖擊作用下燒結陶瓷等無機材料的電阻燒結爐。
【背景技術】
[0002]燒結是陶瓷等無機材料制備工藝的核心環節。在燒結過程中材料形成獨有的晶型結構、顆粒尺寸、形貌以及位錯、缺陷等物理和化學特征，從而使材料具備特定的性能。電阻燒結爐廣泛應用于新材料的研制和生產中，利用加熱體的熱輻射及空氣等介質的熱傳導加熱物體的，燒結體受到均勻或緩慢變化的熱作用，燒結體或燒結物料各部分受熱作用較為均勻、熱量傳遞速度均勻或變化緩慢。對于具有特定的功能的新型功能陶瓷等無機功能材料，需要這些材料具有超細晶粒、低孔隙率、更純的物相、更少的晶格畸變等特定的微觀結構才能實現其功能。這些無機功能材料的特定微觀結構通過普通電阻燒結方式難以制備出來。通過在燒結溫度附近的非均勻、溫度快速變化的燒結方式有助于實現超細晶粒、低孔隙率、特定的晶界或者適量的晶格畸變的微觀結構。文獻“Al-10Mg 二元合金體系燒結工藝研宄”(林蕓，柴東朗，張文興.粉末冶金工業，2007，17 (I):10-13.)中對465°C波動溫度場燒結和恒溫場燒結的研宄表明，±10°C的波動溫度場速度燒結速度明顯高于恒溫場。對于燒結無機材料用的普通電阻燒結爐，通過控制加熱體的輸入電流的變化難以實現快速、非均勻變化的熱傳輸。在普通電阻燒結爐中通入低溫氣體可以很快降低燒結溫度，目前國內外沒有通過流動氣氛產生溫度波動，進而在冷熱沖擊作用下燒結陶瓷等無機材料的電阻燒結爐的報道。
【實用新型內容】
[0003]本實用新型的目的是針對現有電阻燒結爐的固有缺陷及新材料研發對特種燒結技術的需求，通過對傳統的電阻爐進行升級，設計了一種流動氣氛冷熱沖擊燒結電阻爐，使燒結體或燒結物料受到流動氣氛的周期冷熱沖擊作用，在燒結體或燒結物料上實現不同氣氛下溫度快速交替變化的冷熱沖擊燒結，適應功能陶瓷等無機新材料燒結的需求。其主要包含以下構造:
[0004]一種流動氣氛冷熱沖擊燒結電阻爐，包括爐殼及爐膛，發熱體，通氣坩禍，通氣載物臺，中空的通氣支撐桿，中空的排氣桿，樣品支撐架，微電腦時控開關，電控通氣開關，其特征是，通氣坩禍位于爐膛中央，坩禍下部放置通氣載物臺，待燒塊狀樣品放置在位于通氣載物臺上的樣品支撐架上，通氣坩禍下部連通中空的通氣支撐桿，通氣支撐桿穿過電阻爐底部的小孔連接到爐外的電控通氣開關上，通氣坩禍上部中空的排氣桿通過電阻爐頂部的小孔通到電阻爐外，電控通氣開關由微電腦時控開關控制可以周期性在一定時間打開或者關閉，打開時具有一定壓力的氣體通過中空排氣桿通入到坩禍內的待燒樣品上，通入的低溫氣體周期性的通過熱交換降低待燒樣品的燒結溫度，與發熱體的加熱一起使待燒樣品的燒結溫度呈現周期性波動，對待燒樣品產生周期性冷熱沖擊作用，波動溫度根據不同的爐內溫度、不同大小及成分的待燒樣品、通氣的打開關閉變化周期可以在5°C?100°C之間變化。
[0005]所述的流動氣氛冷熱沖擊燒結電阻爐，其特征是，通氣坩禍可以是封閉式通氣坩禍，也可以是開放式通氣坩禍，采用封閉式通氣坩禍時，通入的氣體直接通過排氣桿排到電阻爐外，采用開放式通氣坩禍時，通入的氣體通過排氣罩及連通的排氣桿排到電阻爐外。
[0006]所述的流動氣氛冷熱沖擊燒結電阻爐，其特征是，可以使用爐外的紅外測溫儀通過排氣桿對準待燒樣品上表面進行測溫，也可以使用穿過排氣桿的熱電偶，將熱電偶端部靠近待燒樣品上表面進行測溫，當采用開放式通氣坩禍時，還可以使用側放的熱電偶，將熱電偶端部靠近待燒樣品上表面進行測溫。
[0007]所述的流動氣氛冷熱沖擊燒結電阻爐，其特征是，工作溫度范圍為300°C?18000C，流動氣氛冷熱沖擊燒結電阻爐的最高工作溫度由電阻爐的額定工作溫度及通氣坩禍、通氣載物臺、通氣支撐桿、排氣桿，樣品支撐架的最高使用溫度確定。
[0008]所述的流動氣氛冷熱沖擊燒結電阻爐，其特征是，發熱體的安裝不限于豎式安裝方式，還包括爐膛上部或側面橫裝方式；通氣支撐桿、排氣桿不限于豎式通過爐殼底部和頂部的安裝方式，還包括橫式通過爐殼側面開孔安裝方式；電阻爐的結構不限于箱式結構，還包括圓柱狀結構或管式結構。
[0009]本實用新型具有如下的有益效果:
[0010](I)阻止單相晶粒持續長大，使不同晶粒協調生長:在周期性空氣熱交換產生的溫度波動的冷熱沖擊作用下，在不同溫度下具有最優生長速度的晶粒在各自適宜溫度下生長，周期波動的燒結溫度使不同物相晶粒生長相差不大，晶粒大小及均勻性更好。這對于多相陶瓷材料的燒結制備具有非常明顯的優勢。
[0011](2)在燒結溫度附近的快速溫度變化加速破壞原有物相結構，促進材料生成燒結溫度范圍內穩定的物相:在燒結溫度附近，燒結快速進行，一定范圍內快速變化的溫度，使原有物相結構加速破壞，減少了生成新物相結構的阻力，有利于全部生成在該溫度范圍內穩定的物相，該溫度范圍內不夠穩定的物相結構通過溫度變化得到抑制和轉換成穩定物相。
[0012](3)燒結體致密度高、孔隙率低:不同物相的微觀顆粒在遮擋式旋轉產生的變換溫度下不斷變化的生長速度使大小不同的微觀顆粒都能有機會生長填充空隙，從而使燒結體密度高。此外，燒結過程中出現液相的燒結體在波動溫度下更適宜通過液相傳質生長成晶粒，使液相更少，密度更高，結構更致密。
[0013](4)控制晶格畸變:在單一生長溫度下，晶格畸變隨時間持續變大，影響材料的性能。在交替變換的溫度下，晶粒生長速度不斷變化，晶粒生長中產生的晶格畸變得到抑制，且更加分散，從而性能上更為優越。
[0014](5)適應性廣:在材料的許可溫度范圍內，幾乎適用于一切固體材料，尤其適宜燒結無機多相或多晶材料。
【附圖說明】
[0015]附圖1為流動氣氛冷熱沖擊燒結電阻爐的封閉式燒結正視示意圖；
[0016]附圖2為流動氣氛冷熱沖擊燒結電阻爐的開放式燒結正視示意圖；
[0017]附圖3為流動氣氛冷熱沖擊燒結電阻爐的通氣載物臺示意圖；
[0018]圖中標號:1-爐殼及爐膛，2-發熱體，3-封閉式通氣坩禍，4-微電腦時控開關，5-通氣載物臺，6-通氣支撐桿，7-排氣桿，8-樣品支撐架，9-電控通氣開關，10-開放式通氣坩禍，11-排氣罩，12-待燒樣品。
【具體實施方式】
[0019]本實用新型提供了一種流動氣氛冷熱沖