放电等离子热压烧结炉结构特点

　　放电等离子热压烧结炉由炉体、炉盖、保温桶、热压装置、发热体和电源、真空系统、水冷却系统及测温系统等组成。
 

　　(1)炉体全部采用不锈钢制造，为双层结构，分内外桶体，炉底封头采用旋压工艺加工。因为热压装置产生的力要由炉体承受，炉体必须具有很高的强度和足够的刚度，在外力和高温下不得变形。炉底动密封装置的固定座中心线与炉体上法兰盘必须垂直，以保证下顶杆运动的直线度。动密土封装置固定座有良好的冷却条件，以延长密封件的使用寿命。
 

　　(2) 炉盖由炉盖体、举起油缸(在图上未标出)和上压头组成。炉盖为双层结构，为承受下顶杆传递的压力，必须具有足够的强度和刚度。上压头的下端工作时处于高温区，必须强制冷却。
 

　　(3) 保温桶由隔热桶、反射桶、保温层及桶体组成，分别用石墨、钼片、石墨毡和不锈钢制作。用钼片制作的反射桶主要抵御由发热元件产生的辐射热，以免损害保温层和炉体
 

　　(4)热压装置由液压站、油缸、举起油缸、下顶杆及 控制器 组成。液压站有两路压力输出，一是驱动炉盖上下运动，二是驱动热压油缸运动。热压油缸的控制有两种方式，手动或自动。自动运行时，可根据设定的压力自动保压，使制品始终处于恒压状态。油缸运动的速度调节范围为50~300mm/min。热压油缸在有载工作时必须具有较高的稳定性，不能抖动。制备高质量的产品，热压油缸的运动质量是重要的条件之一。下顶杆是*一个在高温区有载运动的零件，承受高压和高温的作用，又要在高温区运动。要求它既不能变形，又不能在高温环境下氧化。因此它必须具有良好的冷却条件和动密封性能。整个炉体内的极限真空度在很大程度上取决于下顶杆动密封的情况。这是该炉的关键技术之一，要达到良好的动密封性能有很高的难度，这是不少研制者失败的原因之一。为保证极低的漏气率，一方面要提高加工精度，另一方面要选用适宜的密封材料。在该炉中，选择聚四氟乙烯作为动密封材料。其特点是能耐300℃高温、耐烘烤、放气率低、耐磨损，而且具有良好的润滑性能。密封圈的几何形状，是根据炉子在正、负压状态设计的。正压状态时，正压气室的气压使A圈抱紧下顶杆；负压时，负压气室的气流使B圈收缩，抱紧下顶杆。
 

　　(5) 发热体和电源由发热体、托盘、引入电极、干式 变压器 、可控硅电压调节器组成。
 

　　发热元件是炉子的关键部件，由托盘、发热体组成，全部用高碳石墨加工。在发热电源功率一定的情况下，炉子的温度取决于发热元件的几何形状和尺寸。
 

　　引入电极由中心导体、上绝缘体、下绝缘体、上密封圈和下密封圈组成。该电极为低电压大电流结构，它不但起导电作用，还起到支撑发热体的作用。发热体托盘的温度直接传给中心导体，必须有良好的冷却条件。中心导体内制成空心并设回水管，以保障水的流动不出现短路现象。电极的绝缘材料不仅有良好的绝缘性能，还必须具有耐高温、耐烘烤的性能。该电极的绝缘套选择聚四氟乙烯材料，具有良好的耐热及绝缘性能，工作温度可达300℃，可用于超高真空系统，无热塑性，真空中的渗透率和放气性都很小。
 

　　(6) 放电等离子热压烧结炉真空系统由真空阀门、扩散泵、旋片式真空泵、管路及真空测量仪表构成。该系统是在炉体的漏率达到zui低极*，能保证炉子正常工作的关键。能否实现高真空度取决于真空泵的抽速、阀门的密封性、管路的密封和漏率性能能否达到要求。该炉中选择的旋片式真空泵抽气速率15L/S，极限真空度5╳10-4Pa；扩散泵抽气速率800 L/S，极限真空度7╳10-7 Pa。管路采用放气率低的硅橡胶管。