具有摇摆功能的双温区热等静压炉的制作方法

1.本发明涉及热等静压技术领域，具体涉及一种具有摇摆功能的双温区热等静压炉。


背景技术：

2.目前，热等静压法作为现代材料成型技术的一种，是粉末冶金领域的一种，距现在已有百年历史。热等静压(hot isostatic pressing，简称hip)工艺是将制品放置到密闭的容器中，向制品施加各向同等的压力，同时施以高温，在高温高压的作用下，制品得以烧结和致密化。
3.近几十年来，随着科学技术的进步，热等静压技术不再只是粉末冶金的专用技术，它的应用已经扩大到了原子能工业、制陶工业、铸造工业、工具制造、塑料和石墨等生产部门。随着其应用范围日益扩大，作用和经济效益的不断提高，热等静压已经成为一种极其重要的材料现代成型技术。
4.在现有技术中，热等静压炉体多采用单一温度区域的静置式炉体，导致了生产周期长、能耗高、材料损耗高的缺点，并且炉体本身生产的比较粗糙，产品在生产过程受热不够均匀。


技术实现要素：

5.针对现有技术的不足，本发明公开一种具有摇摆功能的双温区热等静压炉，能够解决生产周期长、能耗高、材料损耗高、受热不够均匀的问题。
6.为实现以上目的，本发明通过以下技术方案予以实现：
7.具有摇摆功能的双温区热等静压炉，包括型材框架、腔体支撑架、防爆箱、电路控制部分和用于形成高温高压环境的不锈钢腔体，所述型材框架固定连接所述腔体支撑架，所述型材框架滑动连接所述防爆箱，所述防爆箱环绕所述不锈钢腔体设置，所述电路控制部分固定连接所述防爆箱，所述不锈钢腔体包括内部加热保温部分，在所述内部加热保温部分设置有坩埚，所述内部加热保温部分包括用于形成第一温度的上温区和用于形成第二温度的下温区，在所述上温区设置有第一加热元件，在所述下温区设置有第二加热元件，所述上温区连通所述下温区，所述坩埚的顶端部位于所述上温区设置，所述坩埚的底端部位于所述下温区设置，在所述腔体支撑架设置有用于驱动所述不锈钢腔体往复摇摆的链轮传动部分，所述链轮传动部分包括链轮驱动电机、链轮传动链和链轮本体，在所述不锈钢腔体的两侧设置有传动转轴，所述传动转轴转动连接所述腔体支撑架，所述链轮本体固定连接所述传动转轴，所述链轮传动链传动连接所述链轮驱动电机和所述链轮本体，所述链轮驱动电机固定连接所述腔体支撑架。
8.优选的技术方案，在所述不锈钢腔体设置有电磁安全阀和机械安全泄压阀，所述电磁安全阀连通所述内部加热保温部分，所述电磁安全阀电连接所述电路控制部分，所述机械安全泄压阀连通所述内部加热保温部分。
9.优选的技术方案，所述第一加热元件设置为电阻丝或者钼丝，所述第一加热元件电连接所述电路控制部分，所述第二加热元件设置为电阻丝或者钼丝，所述第二加热元件电连接所述电路控制部分。
10.优选的技术方案，在所述防爆箱的底端部转动连接有移动滚轮，在所述型材框架的顶端部设置有移动滑道，所述移动滑道沿水平方向延伸，所述移动滚轮滚动连接所述移动滑道。
11.优选的技术方案，在所述防爆箱的侧面设置有防爆盖板和伸缩气弹簧，所述防爆盖板的顶端部转动连接所述防爆箱的顶端部，所述伸缩气弹簧的一端转动连接所述防爆箱的侧面，所述伸缩气弹簧的另一端转动连接所述防爆盖板。
12.优选的技术方案，所述不锈钢腔体连接有真空泵，所述真空泵用于控制所述不锈钢腔体内的真空度至指定数值。
13.优选的技术方案，所述不锈钢腔体连接有水冷机，所述水冷机用于控制所述不锈钢腔体的温度至指定数值。
14.优选的技术方案，所述型材框架采用6060的铝型材搭建设置，在所述型材框架的底端部转动连接有福马轮。
15.本发明公开一种具有摇摆功能的双温区热等静压炉，具有以下优点：
16.此款双温区热等静压炉通过以密闭容器中的高压惰性气体或氮气为传压介质，分别控制两个温区(上温区和下温区)使材料在高温高压的共同作用下，被加工件均匀受压，故加工产品的致密度高、均匀性好、性能优异。上下温区可以单独控制温度，使材料同时受不同温度影响。同时该技术具有生产周期短、工序少、能耗低、材料损耗小等特点。
17.链轮传动机构，通过电机带动链轮进行传动，从而使腔体可以左右摇摆，可以在实验的时候使材料更加均匀的受热，受压这是以往热等静压炉没有到达的效果。
18.本发明相对于以往的热等静压炉结构精致，操作方便，各方面功能可以精确控制，特别适合用研究所和各大院校针对新型材料发展以开发改良特殊复合材料的研究，同时带有链轮摇摆机构和上下双温区结构，为制备大型、特种材料的研究提供了更大的可能性。
附图说明
19.为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍。
20.显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
21.图1是本发明实施例的结构示意图；
22.图2是本发明实施例中不锈钢腔体的结构示意图；
23.图3是本发明实施例中不锈钢腔体的剖视结构示意图。
具体实施方式
24.为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。
25.基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
26.如图1至图3所示，本发明实施例所述具有摇摆功能的双温区热等静压炉，包括型材框架1、腔体支撑架2、防爆箱3、电路控制部分4和用于形成高温高压环境的不锈钢腔体5，所述型材框架1固定连接所述腔体支撑架2，所述型材框架1滑动连接所述防爆箱3，所述防爆箱3环绕所述不锈钢腔体5设置，所述电路控制部分4固定连接所述防爆箱3，所述不锈钢腔体5包括内部加热保温部分50，在所述内部加热保温部分50设置有坩埚9。其中腔体内装有坩埚9可以装实验材料，最大可放坩埚9尺寸为φ65*230mm。
27.所述内部加热保温部分50包括用于形成第一温度的上温区501和用于形成第二温度的下温区502，在所述上温区501设置有第一加热元件，在所述下温区502设置有第二加热元件，所述上温区501连通所述下温区502，所述坩埚9的顶端部位于所述上温区501设置，所述坩埚9的底端部位于所述下温区502设置。
28.在所述腔体支撑架2设置有用于驱动所述不锈钢腔体5往复摇摆的链轮传动部分6，所述链轮传动部分6包括链轮驱动电机、链轮传动链和链轮本体，在所述不锈钢腔体5的两侧设置有传动转轴，所述传动转轴转动连接所述腔体支撑架2，所述链轮本体固定连接所述传动转轴，所述链轮传动链传动连接所述链轮驱动电机和所述链轮本体，所述链轮驱动电机固定连接所述腔体支撑架2。容易理解的，腔体上装的链轮与链条，可以通过电机带动腔体左右摇摆，其具体数据设置为摇摆频率为1
‑
10次/分钟，摇摆角度≤15
°
。
29.在所述不锈钢腔体5设置有电磁安全阀51和机械安全泄压阀52，所述电磁安全阀51连通所述内部加热保温部分50，所述电磁安全阀51电连接所述电路控制部分4，所述机械安全泄压阀52连通所述内部加热保温部分50。
30.不锈钢腔体5采用双层304不锈钢，带水冷，最高温度可以到达1300℃，压强到达10mpa。腔体上安装有压力传感器实时监测腔体内的压力变化。
31.腔体采用双重安全保护的设计思路，同时安装有电磁安全阀51和机械安全泄压阀52，当腔体压力超过最大设定的上限压力时，电磁安全阀51和机械安全泄压阀52将自动进行排气。
32.电磁阀是通过仪表控制，当到达设定压力，电池阀和机械安全泄压阀52同时泄压，装2个阀是保证万一电池阀不工作，机械安全泄压阀52能工作，双层保险。
33.所述第一加热元件设置为电阻丝或者钼丝，所述第一加热元件电连接所述电路控制部分4，所述第二加热元件设置为电阻丝或者钼丝，所述第二加热元件电连接所述电路控制部分4。
34.在所述防爆箱3的底端部转动连接有移动滚轮，在所述型材框架1的顶端部设置有移动滑道，所述移动滑道沿水平方向延伸，所述移动滚轮滚动连接所述移动滑道。容易理解的，箱体与盖板之间装有气弹簧31的作用是便于打开盖子。箱体上装有轮子和轴承，其作用是便于移动。
35.在所述防爆箱3的侧面设置有防爆盖板和伸缩气弹簧31，所述防爆盖板的顶端部转动连接所述防爆箱3的顶端部，所述伸缩气弹簧31的一端转动连接所述防爆箱3的侧面，所述伸缩气弹簧31的另一端转动连接所述防爆盖板。
36.所述不锈钢腔体5连接有真空泵，所述真空泵用于控制所述不锈钢腔体5内的真空
度至指定数值。容易理解的，真空泵采用一台双级旋片真空泵，真空度的具体数值能够达到5*10
‑
2torr。
37.所述不锈钢腔体5连接有水冷机，所述水冷机用于控制所述不锈钢腔体5的温度至指定数值。容易理解的，配备水冷机可以用于对不锈钢腔室和加热电极进行水冷保护。
38.所述型材框架1采用6060的铝型材搭建设置，在所述型材框架1的底端部转动连接有福马轮。容易理解的，整个型材框架1用6060的铝型材搭建可以使得型材框架1安全牢固，底部装有福马轮可以方便移动。
39.工作时，通过真空泵部分，先把不锈钢腔体5里面的真空度抽到老师要求的数值，关闭真空泵，调整整体控制电路部分的触摸屏，调节上下温区502需要加热的温度，同时控制电机，使腔体左右摇摆。
40.腔体内部采用钼丝加热元件，炉膛采用高纯氧化铝纤维，最大程度减少能量损失，内炉膛涂有美国进口的高温氧化铝涂层可以提高设备的加热效率。
41.将表面喷涂有陶瓷涂层的金属材料加上包套并真空密封后进行热等静压处理。不仅可实现陶瓷涂层的完全致密，而且在陶瓷涂层与金属基体间由于扩散作用将形成一层金属陶瓷相。从而实现涂层与金属间的冶金结合，使得该复合材料具有理想的结合强度和优良的综合性能。
42.制备样品过后，打开不锈钢腔体5上盖部分，取出里面保温材料，拿出坩埚9，可以得到样品。
43.需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。
44.而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个
……”
限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。
45.以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。