專利名稱：一種可控氣氛熱處理實驗裝置的制作方法
技術領域：
本發明涉及一種可控氣氛熱處理實驗裝置，是一種實驗室材料熱處理氣氛控制裝置，屬于材料熱處理實驗裝置。
背景技術：
材料在高溫下的相變和抗腐蝕性能是材料研究領域的一項重要內容。實驗室研究某些特殊材料(如燃氣渦輪發動機葉片)在高溫下的相變時，需要將試樣置于某種保護介質中，以免材料在熱處理過程中被氧化、發生脫碳等。保護介質一般使用氣氛爐或者用氧化鋁粉末包裹。氣氛爐造價較高，而且，在研究高溫合金在某種腐蝕氣氛(如S02、H2S等)中的耐腐蝕性能時，若用一般氣氛 爐，可能會對爐體產生腐蝕,造成永久性損壞。氧化鋁粉包裹也不能完全排除粉粒間隙中的空氣，且由于實驗時間較長，氧化鋁粉末包裹試樣可能在中途散落。
發明內容
本發明需要解決的技術問題就在于克服現有技術的缺陷，提供一種可控氣氛熱處理實驗裝置，它是一種能夠實現氣體保護和特定氣氛控制的、且組合維護方便的實驗裝置。為解決上述問題，本發明采用如下技術方案:
本發明提供了一種可控氣氛熱處理實驗裝置，所述裝置包括主體加熱管，主體加熱管設置有加熱腔，所述主體加熱管設置于加熱爐內，主體加熱管前端和后端分別設置有前端連接管和后端連接管，前端連接管和后端連接管上分別設置有前端閥門和后端閥門，后端連接管上設置有一段螺旋冷卻管，后端連接管的端口連接廢氣收集杯，前端連接管的端口連接一個前置反應緩沖裝置，所述前置反應緩沖裝置連接一個進氣管，所述進氣管通過氣源閥門連接氣源。所述主體加熱管、前置反應緩沖裝置、廢氣收集杯、前端連接管、后端連接管，螺旋冷卻管、前端閥門、后端閥門，及進氣管和氣源閥門全部用石英玻璃制成。前端連接管端口和前端閥門，及螺旋冷卻管和后端閥門均設置于加熱爐外部。廢氣收集杯內裝有廢氣收集溶液。本發明的工作原理是:實驗中，熱處理試樣預先放置在主體加熱管的加熱腔內，打開氣源閥門，通過進氣管在前置反應緩沖裝置中加入化學材料進行反應以產生需要的特定氣體，或通過氣源閥門和進氣管直接向前置反應緩沖裝置內通入需要的特殊氣氛。前置反應緩沖裝置中的特殊氣氛通過前端連接管及前端閥門到達主體加熱管的加熱腔，并繼續向后流動，充滿整個系統。按照設定的熱處理工藝，加熱爐調整到需要的溫度，對主體加熱管處于爐膛內的加熱腔進行加熱、保溫、冷卻等一系列熱處理過程。系統中的前端閥門和后端閥門可對氣體流量進行調節。熱處理后的氣體經過主體加熱管的螺旋冷卻管排至廢氣收集杯中，廢氣收集杯內放置相應的廢氣收集溶液(如NaOH溶液)，廢氣中的有害氣體(如SO2、H2S),在廢氣收集杯中與溶液發生反應，使有害氣體不排到大氣中。本發明的有益效果為:
本發明可以將實驗室普通熱處理爐稍加改造后，進行安裝，即可實現特定氣氛下的材料熱處理。在實驗中，可靈活配置附屬儀器，如在前置反應緩沖裝置下方可設置恒溫加熱儀，以滿足某種制氣反應的要求；在螺旋冷卻管可增加水槽來提高冷卻廢氣效果；配備PH計監視廢氣收集杯中溶液的PH值，及時更換溶液以保證回收廢氣效果。實驗裝置的氣體管路全部用石英玻璃制成，除氫氟酸外，石英玻璃與一般酸類不發生化學反應，可在1100°C長期使用，且高溫化學穩定性強，能夠滿足一般材料高溫熱處理實驗的要求。
圖1為本發明所述可控氣氛熱處理實驗裝置結構示意圖。
具體實施例方式實施例1 可控氣氛熱處理實驗裝置
如圖1所示，本發明提供了一種可控氣氛熱處理實驗裝置，所述裝置包括主體加熱管1，主體加熱管設置有加熱腔2，所述主體加熱管設置于加熱爐3內，主體加熱管前端和后端分別設置有前端連接管4和后端連接管5，前端連接管和后端連接管上分別設置有前端閥門6和后端閥門7，后端連接管上設置有一段螺旋冷卻管8，后端連接管的端口連接廢氣收集杯9，前端連接管的端口連接一個前置反應緩沖裝置10，所述前置反應緩沖裝置連接一個進氣管11，所述進氣管通過氣源閥門12連接氣源。所述主體加熱管、前置反應緩沖裝置、廢氣收集杯、前端連接管、后端連接管，螺旋冷卻管、前端閥門、后端閥門，及進氣管和氣源閥門全部用石英玻璃制成。前端連接管端口和前端閥門，及螺旋冷卻管和后端閥門均設置于加熱爐外部。廢氣收集杯內裝有廢氣收集溶液13。實施例2
利用實施例1的裝置，對某成分低碳鋼在950°C進行高溫時效處理5小時，由于低碳鋼高溫抗氧化性能較差，在熱處理期間需對其進行惰性氣體保護。將試樣制作成規定尺寸形狀并打磨后，放入主體加熱管的加熱腔，實驗設施按照附圖1所示連接完畢，將氬氣氣源與氣源閥門上端石英管相連，氬氣氣源安裝有減壓閥以控制流量。廢氣收集杯內可裝水。將附圖內閥門全部打開后，打開氣源通入氬氣，帶廢氣收集杯內氣泡出現10秒左右時，認為整個系統內已沒有空氣。此時，按照熱處理工藝要求，力口熱爐已升溫至950°C，遂將主體加熱管移入加熱爐內，關閉爐門。實施例3
利用實施例1的裝置，對某高溫合金在SO2氣氛中于800°C抗腐蝕性能進行研究。按照實驗要求制樣，放入主體加熱部分加熱空腔，實驗設施按照附圖1所示連接完畢，廢氣收集杯中加入NaOH溶液。加熱爐升溫至800°C保溫。通過氣源閥門和進氣管將Na2SO3和H2SO4加入前置反應緩沖裝置，關閉氣源閥門，打開前端閥門和后端閥門連通系統，將主體加熱管移入加熱爐。試驗中按照實際情況，定時定量向前置反應緩沖裝置中加入反應物，并用PH計定時測量廢氣收集杯中溶液pH值，及時更換溶液。 最后應說明的是:顯然，上述實施例僅僅是為清楚地說明本發明所作的舉例，而并非對實施方式的限定。對于所屬領域的普通技術人員來說，在上述說明的基礎上還可以做出其它不同形式的變化或變動。這里無需也無法對所有的實施方式予以窮舉。而由此所引申出的顯而易見的變化或變動仍處于本發明的保護范圍之中。
權利要求
1.一種可控氣氛熱處理實驗裝置，其特征在于:所述裝置包括主體加熱管，主體加熱管設置有加熱腔，所述主體加熱管設置于加熱爐內，主體加熱管前端和后端分別設置有前端連接管和后端連接管，前端連接管和后端連接管上分別設置有前端閥門和后端閥門，后端連接管上設置有一段螺旋冷卻管，后端連接管的端口連接廢氣收集杯，前端連接管的端口連接一個前置反應緩沖裝置，所述前置反應緩沖裝置連接一個進氣管，所述進氣管通過氣源閥門連接氣源。
2.如權利要求1所述的可控氣氛熱處理實驗裝置，其特征在于:所述主體加熱管、前置反應緩沖裝置、廢氣收集杯、前端連接管、后端連接管，螺旋冷卻管、前端閥門、后端閥門，及進氣管和氣源閥門全部用石英玻璃制成。
3.如權利要求1或2所述的可控氣氛熱處理實驗裝置，其特征在于:前端連接管端口和前端閥門，及螺旋冷卻管和后端閥門均設置于加熱爐外部。
4.如權利要求3所述的可控氣氛熱處理實驗裝置，其特征在于:廢氣收集杯內裝有廢氣收集溶 液。
全文摘要
本發明公開了一種可控氣氛熱處理實驗裝置，包括主體加熱管，主體加熱管設置有加熱腔，所述主體加熱管設置于加熱爐內，主體加熱管前端和后端分別設置有前端連接管和后端連接管，前端連接管和后端連接管上分別設置有前端閥門和后端閥門，后端連接管上設置有一段螺旋冷卻管，后端連接管的端口連接廢氣收集杯，前端連接管的端口連接一個前置反應緩沖裝置，所述前置反應緩沖裝置連接一個進氣管，所述進氣管通過氣源閥門連接氣源。本發明是一種能夠實現氣體保護和特定氣氛控制的、且組合維護方便的實驗裝置。
文檔編號G01N25/00GK103217453SQ201310141379
公開日2013年7月24日 申請日期2013年4月23日 優先權日2013年4月23日
發明者王海燕, 高雪云, 任慧平, 張海瑞, 劉杰, 劉智彪 申請人:內蒙古科技大學