加热速率
0-20℃/min,建议5-10℃/min

1600度氮气氩气保护实验真空气氛炉在1600度氮气氩气保护实验真空气氛炉的高温环境中,材料的微观结构与性能往往会发生显著变化。当炉温升至设定值后,氩气作为惰性保护气体能有效隔绝氧气,防止样品在高温下发生氧化反应;而氮气的引入则可能触发金属材料的表面氮化,形成硬度更高的化合物层。此时,炉内压力需控制在10-3Pa量级,以确保气氛纯度达到99.999%以上。
实验人员通过观察窗可看到灼热的样品通体呈现橙红色,热电偶实时传回的温度曲线在控制系统中形成锯齿状波动——这是PID算法正在微调加热功率以维持±2℃的温场均匀性。当处理陶瓷材料时,需采用梯度升温程序,以每分钟5℃的速率缓慢跨越800℃的相变临界点,否则骤热会导致坯体开裂。
1600 度氮气氩气保护实验真空气氛炉是材料研究和实验中常用的设备,以下是其相关介绍:
结构设计
炉体:通常采用双层金属壳体结构,外壳一般由碳钢或不锈钢制成,表面进行防腐处理。夹层可设计为水冷或风冷结构,能有效降低炉体表面温度,提高安全性,减少热量散失,提高能源利用率。
炉膛:选用耐高温、保温性能优异的材料,如氧化铝多晶纤维或莫来石多晶纤维等。这些材料具有低热导率、低蓄热、耐急冷急热等特性,可保证炉内温度的稳定,减少热量损失,为实验提供稳定的高温环境。
炉门:根据不同的设计,有侧开式、顶开式等多种形式。采用法兰式密封结构,配备可靠的密封胶圈,并通过手动螺旋压紧或气动压紧装置,确保炉门关闭时的密封性,防止炉内气氛泄漏和外界空气进入。一些炉门还会设置水冷系统,延长密封件的使用寿命。
加热系统
加热元件:常采用硅钼棒作为加热元件。硅钼棒具有耐高温、抗氧化、电阻稳定、发热效率高、寿命长等优点,能够在高温下快速升温并稳定工作,为炉内提供均匀的热量。
温度控制:采用先进的智能温控系统,具备 PID调节、模糊控制、自整定等功能。可通过编程实现多段升温、保温、降温程序,控制炉内温度,控温精度一般可达±1℃1。配备高精度的热电偶,如 B 型热电偶,用于实时监测炉内温度,并将温度信号反馈给温控仪,实现的温度控制。
真空与气氛系统
真空系统:由机械泵、分子泵等组成。机械泵先将炉内气压降低到一定程度,分子泵接力工作,提高真空度,通常能使炉内真空度达到10⁻²Pa甚至更高。炉体配备良好的密封结构,如密封胶圈、真空阀门等,确保抽真空和实验过程中外界空气无法进入,维持炉内真空状态。
气氛系统:设有气体供应系统,包括气体钢瓶、管道、流量计等。可根据实验需求,控制氮气、氩气等气体的流量和通入速度,使炉内达到所需的气氛浓度和压力。通常先抽出炉内原有气体,再通入纯净的保护气体,以确保炉内气氛的纯净度。
安全保护系统
超温报警与保护:当炉内温度超过设定的上限值时,温控仪会立即发出声光报警信号,并自动切断加热电源,防止设备因超温而损坏。
过流、过压保护:当电路中的电流或电压超过额定值时,保护装置会自动动作,切断电源,保护设备和人员安全。
漏电保护:设备具有漏电保护装置,一旦检测到漏电情况,会立即切断电源,避免操作人员触电。
压力保护:配备压力显示装置和安全阀,当炉内压力超过或低于设定值时,安全阀会自动开启或关闭,以保证炉内压力在安全范围内。
应用领域
材料科学研究:用于研究材料在高温、真空或特定气氛下的物理、化学性质变化,如金属材料的相变、陶瓷材料的烧结机理、新型材料的合成与性能优化等。
电子工业:适用于电子元器件的热处理,如芯片封装、陶瓷基片烧结、金属薄膜制备等,可提高电子元器件的性能和可靠性。
粉末冶金:在粉末冶金制品的生产中,用于粉末的还原、烧结等工艺,能够制备出高性能的粉末冶金零件,提高材料的致密度和力学性能。
新能源材料:如锂电池材料、太阳能电池材料等的制备和处理。在高温真空气氛下,可改善材料的性能和结构,提高新能源材料的效率和稳定性。
在持续6小时的烧结过程中,炉膛内的石墨发热体持续释放辐射热,其表面温度甚至超过1800℃。此时双层水冷炉壳的外壁温度仍能保持在40℃以下,这得益于环形水道中3m/s的湍流冷却设计。当实验结束时,自动充气系统会先注入高纯氩气破除真空,待压力表恢复常压后,样品才能安全取出进行SEM扫描和XRD物相分析。这种精密的热处理工艺为新型高温合金的研发提供了关键数据支撑。


