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超高温烧结炉是什么

来源:Chinese website  |  发布时间:2024年12月27日

超高温烧结炉是一种能在较高温度环境下对材料进行烧结处理的设备,以下是其详细介绍:
1.工作原理
      电阻加热:利用电流通过导体(如石墨发热体)产生热量,遵循焦耳定律,即热量与电流的平方、导体电阻和通电时间成正比。如在一些采用石墨发热体的超高温烧结炉中,通过大电流使石墨发热,产生 2000℃以上的高温。
      感应加热:依靠交变磁场在被加热物体中产生感应电流,进而产生焦耳热来加热。超高温感应烧结炉常用于金属材料和部分陶瓷材料的烧结,例如在制备高性能陶瓷基复合材料时,利用感应加热使陶瓷粉末和金属基体在超高温下实现良好的结合与烧结。
      焦耳加热:利用通电碳材料的焦耳加热形成高温场,可获得较快升降温速率和超高烧结温度,能在数分钟时间内实现粉体合成及陶瓷材料的烧结致密化。
2.结构组成
      炉体:通常采用双层水冷结构,以保证在超高温下炉体的稳定性和安全性,同时减少热量散失。
      加热系统:由高性能加热元件(如石墨发热体、硅钼棒等)、加热电源等组成,为炉内提供超高温环境。
      温度控制系统:配备高精度的温度传感器(如钨铼热电偶、远红外线光学测温仪等)和控制器,可实时监测和正确调节炉内温度。
      气氛控制系统:包括气体供应装置、流量控制装置和气体检测装置等,可根据工艺要求提供惰性气氛、还原气氛等不同的烧结环境。
      真空系统:由真空泵、真空管道、真空计等构成,用于抽出炉内空气,建立高真空环境,减少杂质影响。
3.应用领域
      陶瓷材料:用于制备高性能陶瓷,如氮化硼陶瓷、碳化硅陶瓷等,提高陶瓷的致密度、硬度和机械性能等。
      金属材料:对难熔金属(如钨、钼等)及其合金进行烧结,改善材料的组织结构和性能,还可用于金属基复合材料的制备。
      电子材料:在电子陶瓷、半导体材料等电子产品的制造过程中,通过超高温烧结实现材料的致密化和性能稳定化,如制备多层陶瓷电容器、半导体陶瓷传感器等。
      新能源领域:用于光伏材料、锂电池正极材料等新能源材料的烧结处理,提高材料的转换效率和稳定性。
4.技术特点
      温度较高:使用温度通常高 2000℃以上,甚至能达到 3000℃,可满足难熔材料的烧结需求。
      控温正确:能将温度控制在高精度范围内,控温精度一般可达 ±1℃,确保烧结过程的稳定性和一致性。
      升温速度快:部分超高温烧结炉,如焦耳加热装置,可在极短时间内(0-10 秒)达到较高温度,升温速率可达到 10000K/s。
      气氛可控:可正确调节炉内气氛的组成、含量和压力,满足不同材料在不同气氛条件下的烧结要求。
      真空度高:可实现高真空度环境,减少杂质气体的混入,防止材料在烧结过程中被氧化或引入其他杂质。