脈沖電流的雙場(chǎng)控綜合作用。
[0029]上述實(shí)施例中，動(dòng)態(tài)壓力電脈沖雙場(chǎng)控?zé)Y(jié)爐還包括冷卻水系統(tǒng)，冷卻水系統(tǒng)包括水冷通道51和冷卻水控制系統(tǒng)52，水冷通道51位于爐體I內(nèi)部并靠近爐體I壁面，水冷通道51的出水口 53設(shè)置在爐體I上端，水冷通道51的入水口 54設(shè)置在爐體I下端，水冷通道51的入水口 54經(jīng)冷卻水控制系統(tǒng)52連接燒結(jié)控制器4，燒結(jié)控制器4將冷卻水控制信號(hào)發(fā)送至冷卻水控制系統(tǒng)52，冷卻水控制系統(tǒng)52根據(jù)接收到的冷卻水控制信號(hào)控制水冷通道51中冷卻水的流入和流出。
[0030]上述實(shí)施例中，動(dòng)態(tài)壓力電脈沖雙場(chǎng)控?zé)Y(jié)爐還包括磁柵線位移測(cè)量系統(tǒng)6，磁柵線位移測(cè)量系統(tǒng)6包括磁頭61、磁柵線位移傳感器62和位移顯示器63，磁頭61直接在上壓頭電極23的壓力點(diǎn)上采集軸向位移信號(hào)，將獲得的軸向位移信號(hào)傳輸給磁柵線位移傳感器62，磁柵線位移傳感器62將采集到的軸向位移數(shù)據(jù)輸送至位移顯示器63進(jìn)行實(shí)時(shí)顯不O
[0031 ] 上述實(shí)施例中，動(dòng)態(tài)壓力電脈沖雙場(chǎng)控?zé)Y(jié)爐還包括真空控制系統(tǒng)7，爐體I經(jīng)真空控制系統(tǒng)7連接燒結(jié)控制器4，燒結(jié)控制器4將真空控制信號(hào)發(fā)送至真空控制系統(tǒng)7，真空控制系統(tǒng)7根據(jù)接收到的真空控制信號(hào)調(diào)節(jié)爐體I內(nèi)的真空度，真空控制系統(tǒng)7包括機(jī)械栗、羅茨栗、真空壓力表和電磁閥。
[0032]上述實(shí)施例中，模具11采用韌性和強(qiáng)度更高的碳/碳復(fù)合材料，能夠承受高頻動(dòng)態(tài)壓力持續(xù)沖擊，使用周期長(zhǎng)。
[0033]上述實(shí)施例中，動(dòng)態(tài)壓力控制模塊26產(chǎn)生的動(dòng)態(tài)壓力大小范圍為O?5MPa，可調(diào)頻率范圍為O?3Hz。
[0034]本發(fā)明還提供一種動(dòng)態(tài)壓力電脈沖雙場(chǎng)控?zé)Y(jié)方法，包括以下步驟:
[0035]I)檢測(cè)電源、水源和真空度，將待燒結(jié)材料放置于模具11的中空部?jī)?nèi)腔內(nèi)。
[0036]2)通過(guò)真空控制系統(tǒng)7控制爐體I內(nèi)的真空度達(dá)到待燒結(jié)材料工藝要求中的真空度。
[0037]3)通過(guò)燒結(jié)控制器4控制動(dòng)態(tài)壓力系統(tǒng)2作用于待燒結(jié)材料所需頻率和振幅的動(dòng)態(tài)壓力，動(dòng)態(tài)壓力促進(jìn)待燒結(jié)材料的顆粒重排，從而提高待燒結(jié)材料的生坯密度。
[0038]4)在對(duì)待燒結(jié)材料作用動(dòng)態(tài)壓力的同時(shí)，通過(guò)燒結(jié)控制器4控制脈沖電流發(fā)生器3對(duì)待燒結(jié)材料進(jìn)行等離子脈沖電流燒結(jié)，使得待燒結(jié)材料同時(shí)受到動(dòng)態(tài)壓力和等離子脈沖電流的雙場(chǎng)控綜合作用。
[0039]5)根據(jù)待燒結(jié)材料所需溫度及其工藝要求時(shí)間，當(dāng)待燒結(jié)材料達(dá)到所需溫度后，保持待燒結(jié)材料工藝要求時(shí)間。
[0040]6)待燒結(jié)材料工藝要求時(shí)間達(dá)到后，通過(guò)冷卻水系統(tǒng)控制水冷通道11中冷卻水的進(jìn)入和排出，進(jìn)而對(duì)爐體I進(jìn)行緩慢降溫；同時(shí)通過(guò)燒結(jié)控制器4控制壓力總控模塊27，緩慢降低動(dòng)態(tài)壓力直至動(dòng)態(tài)壓力為零。
[0041]7)當(dāng)爐體I內(nèi)的溫度冷卻達(dá)到室溫后，燒結(jié)完成，將燒結(jié)體從爐體I內(nèi)取出。
[0042]上述各實(shí)施例僅用于說(shuō)明本發(fā)明，其中各部件的結(jié)構(gòu)、連接方式和制作工藝等都是可以有所變化的，凡是在本發(fā)明技術(shù)方案的基礎(chǔ)上進(jìn)行的等同變換和改進(jìn)，均不應(yīng)排除在本發(fā)明的保護(hù)范圍之外。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種動(dòng)態(tài)壓力電脈沖雙場(chǎng)控?zé)Y(jié)爐，其特征在于:它包括爐體、動(dòng)態(tài)壓力系統(tǒng)、脈沖電流發(fā)生器和燒結(jié)控制器；所述爐體連接所述動(dòng)態(tài)壓力系統(tǒng)和所述脈沖電流發(fā)生器，所述動(dòng)態(tài)壓力系統(tǒng)和所述脈沖電流發(fā)生器都連接所述燒結(jié)控制器； 所述爐體內(nèi)部設(shè)置有模具，所述模具采用帶有中空內(nèi)腔的圓柱結(jié)構(gòu)； 所述動(dòng)態(tài)壓力系統(tǒng)包括上壓頭電極、下壓頭電極、上壓頭、下壓頭、恒定壓力控制模塊、動(dòng)態(tài)壓力控制模塊和壓力總控模塊；所述上壓頭電極、所述下壓頭電極分別固定在所述爐體上部和所述爐體下部；所述上壓頭一端連接所述上壓頭電極底部，另一端插入所述模具中空內(nèi)腔上部；所述下壓頭一端連接所述下壓頭電極，另一端插入所述模具中空內(nèi)腔底部，并且位于所述模具中空內(nèi)腔中的所述上壓頭端部與所述下壓頭端部之間具有容納待燒結(jié)材料的空間；所述上壓頭電極頂部與所述恒定壓力控制模塊和所述動(dòng)態(tài)壓力控制模塊連接，所述恒定壓力控制模塊和所述動(dòng)態(tài)壓力控制模塊都連接至所述壓力總控模塊；所述壓力總控模塊連接所述燒結(jié)控制器的輸出端，所述燒結(jié)控制器將動(dòng)態(tài)壓力控制信號(hào)發(fā)送至所述壓力總控模塊，所述壓力總控模塊根據(jù)接收到的動(dòng)態(tài)壓力控制信號(hào)控制所述恒定壓力控制模塊產(chǎn)生的恒定壓力和所述動(dòng)態(tài)壓力控制模塊產(chǎn)生的動(dòng)態(tài)壓力疊加為一個(gè)頻率和振幅可調(diào)的動(dòng)態(tài)壓力作用于所述上壓頭電極，進(jìn)而通過(guò)所述上壓頭電極控制所述上壓頭對(duì)待燒結(jié)材料產(chǎn)生大小可調(diào)的動(dòng)態(tài)壓力。2.如權(quán)利要求1所述的一種動(dòng)態(tài)壓力電脈沖雙場(chǎng)控?zé)Y(jié)爐，其特征在于:所述脈沖電流發(fā)生器的輸出端連接所述上壓頭電極和所述下壓頭電極，所述脈沖電流發(fā)生器的輸入端連接至所述燒結(jié)控制器的輸出端，所述燒結(jié)控制器將脈沖電流控制信號(hào)發(fā)送至所述脈沖電流發(fā)生器，所述脈沖電流發(fā)生器根據(jù)接收到的脈沖電流控制信號(hào)對(duì)所述上壓頭電極和所述下壓頭電極進(jìn)行等離子脈沖電流燒結(jié)，等離子脈沖電流通過(guò)所述上壓頭電極、所述下壓頭電極、所述上壓頭和所述下壓頭作用于待燒結(jié)材料。3.如權(quán)利要求1或2所述的一種動(dòng)態(tài)壓力電脈沖雙場(chǎng)控?zé)Y(jié)爐，其特征在于:所述動(dòng)態(tài)壓力電脈沖雙場(chǎng)控?zé)Y(jié)爐還包括冷卻水系統(tǒng)，所述冷卻水系統(tǒng)包括水冷通道和冷卻水控制系統(tǒng)，所述水冷通道位于所述爐體內(nèi)部并靠近所述爐體壁面，所述水冷通道的出水口設(shè)置在所述爐體上端，所述水冷通道的入水口設(shè)置在所述爐體下端，所述水冷通道的入水口經(jīng)所述冷卻水控制系統(tǒng)連接所述燒結(jié)控制器，所述燒結(jié)控制器將冷卻水控制信號(hào)發(fā)送至所述冷卻水控制系統(tǒng)，所述冷卻水控制系統(tǒng)根據(jù)接收到的冷卻水控制信號(hào)控制所述水冷通道中冷卻水的流入和流出。4.如權(quán)利要求1或2所述的一種動(dòng)態(tài)壓力電脈沖雙場(chǎng)控?zé)Y(jié)爐，其特征在于:所述動(dòng)態(tài)壓力電脈沖雙場(chǎng)控?zé)Y(jié)爐還包括磁柵線位移測(cè)量系統(tǒng)，所述磁柵線位移測(cè)量系統(tǒng)包括磁頭、磁柵線位移傳感器和位移顯示器，所述磁頭在所述上壓頭電極的壓力點(diǎn)上采集軸向位移信號(hào)，將獲得的軸向位移信號(hào)傳輸給所述磁柵線位移傳感器，所述磁柵線位移傳感器將采集到的軸向位移數(shù)據(jù)輸送至所述位移顯示器進(jìn)行實(shí)時(shí)顯示。5.如權(quán)利要求3所述的一種動(dòng)態(tài)壓力電脈沖雙場(chǎng)控?zé)Y(jié)爐，其特征在于:所述動(dòng)態(tài)壓力電脈沖雙場(chǎng)控?zé)Y(jié)爐還包括磁柵線位移測(cè)量系統(tǒng)，所述磁柵線位移測(cè)量系統(tǒng)包括磁頭、磁柵線位移傳感器和位移顯示器，所述磁頭在所述上壓頭電極的壓力點(diǎn)上采集軸向位移信號(hào)，將獲得的軸向位移信號(hào)傳輸給所述磁柵線位移傳感器，所述磁柵線位移傳感器將采集到的軸向位移數(shù)據(jù)輸送至所述位移顯示器進(jìn)行實(shí)時(shí)顯示。6.如權(quán)利要求1或2或5所述的一種動(dòng)態(tài)壓力電脈沖雙場(chǎng)控?zé)Y(jié)爐，其特征在于:所述動(dòng)態(tài)壓力電脈沖雙場(chǎng)控?zé)Y(jié)爐還包括真空控制系統(tǒng)，所述爐體經(jīng)所述真空控制系統(tǒng)連接所述燒結(jié)控制器，所述燒結(jié)控制器將真空控制信號(hào)發(fā)送至所述真空控制系統(tǒng)，所述真空控制系統(tǒng)根據(jù)接收到的真空控制信號(hào)調(diào)節(jié)所述爐體內(nèi)的真空度；所述真空控制系統(tǒng)包括機(jī)械栗、羅茨栗、真空壓力表和電磁閥。7.如權(quán)利要求3所述的一種動(dòng)態(tài)壓力電脈沖雙場(chǎng)控?zé)Y(jié)爐，其特征在于:所述動(dòng)態(tài)壓力電脈沖雙場(chǎng)控?zé)Y(jié)爐還包括真空控制系統(tǒng)，所述爐體經(jīng)所述真空控制系統(tǒng)連接所述燒結(jié)控制器，所述燒結(jié)控制器將真空控制信號(hào)發(fā)送至所述真空控制系統(tǒng)，所述真空控制系統(tǒng)根據(jù)接收到的真空控制信號(hào)調(diào)節(jié)所述爐體內(nèi)的真空度；所述真空控制系統(tǒng)包括機(jī)械栗、羅茨栗、真空壓力表和電磁閥。8.如權(quán)利要求1或2或5或7所述的一種動(dòng)態(tài)壓力電脈沖雙場(chǎng)控?zé)Y(jié)爐，其特征在于:所述模具采用碳/碳復(fù)合材料。9.如權(quán)利要求1或2或5或7所述的一種動(dòng)態(tài)壓力電脈沖雙場(chǎng)控?zé)Y(jié)爐，其特征在于:所述動(dòng)態(tài)壓力控制模塊產(chǎn)生的動(dòng)態(tài)壓力大小范圍為O?5MPa，可調(diào)頻率范圍為O?3Hz。10.一種使用如權(quán)利要求1?9中任一項(xiàng)所述的動(dòng)態(tài)壓力電脈沖雙場(chǎng)控?zé)Y(jié)爐的燒結(jié)方法，包括以下步驟: 1)檢測(cè)電源、水源和真空度，將待燒結(jié)材料放置于爐體內(nèi)模具的中空部?jī)?nèi)腔內(nèi)； 2)通過(guò)真空控制系統(tǒng)控制爐體內(nèi)的真空度達(dá)到待燒結(jié)材料工藝要求中的真空度； 3)通過(guò)燒結(jié)控制器控制動(dòng)態(tài)壓力系統(tǒng)作用于待燒結(jié)材料所需頻率和振幅的動(dòng)態(tài)壓力，動(dòng)態(tài)壓力促進(jìn)待燒結(jié)材料的顆粒重排，從而提高待燒結(jié)材料的生坯密度； 4)在對(duì)待燒結(jié)材料作用動(dòng)態(tài)壓力的同時(shí)，通過(guò)燒結(jié)控制器控制脈沖電流發(fā)生器對(duì)待燒結(jié)材料進(jìn)行等離子脈沖電流燒結(jié)，使得待燒結(jié)材料同時(shí)受到動(dòng)態(tài)壓力和等離子脈沖電流的雙場(chǎng)控綜合作用； 5)根據(jù)待燒結(jié)材料所需溫度及其工藝要求時(shí)間，當(dāng)待燒結(jié)材料達(dá)到所需溫度后，保持待燒結(jié)材料工藝要求時(shí)間； 6)待燒結(jié)材料工藝要求時(shí)間達(dá)到后，通過(guò)冷卻水系統(tǒng)控制水冷通道中冷卻水的進(jìn)入和排出，進(jìn)而對(duì)爐體進(jìn)行緩慢降溫；同時(shí)通過(guò)燒結(jié)控制器控制壓力總控模塊，緩慢降低動(dòng)態(tài)壓力直至動(dòng)態(tài)壓力為零； 7)當(dāng)爐體內(nèi)的溫度冷卻達(dá)到室溫后，燒結(jié)完成，將燒結(jié)體從爐體內(nèi)取出。
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種動(dòng)態(tài)壓力電脈沖雙場(chǎng)控?zé)Y(jié)爐及燒結(jié)方法，它包括爐體、動(dòng)態(tài)壓力系統(tǒng)、脈沖電流發(fā)生器和燒結(jié)控制器；爐體連接動(dòng)態(tài)壓力系統(tǒng)和脈沖電流發(fā)生器，動(dòng)態(tài)壓力系統(tǒng)和脈沖電流發(fā)生器都連接燒結(jié)控制器。爐體內(nèi)設(shè)置有模具；動(dòng)態(tài)壓力系統(tǒng)包括上壓頭電極、下壓頭電極、上壓頭、下壓頭、恒定壓力控制模塊、動(dòng)態(tài)壓力控制模塊和壓力總控模塊；動(dòng)態(tài)壓力系統(tǒng)連接燒結(jié)控制器；脈沖電流發(fā)生器連接上壓頭電極和下壓頭電極，且連接燒結(jié)控制器，燒結(jié)控制器控制動(dòng)態(tài)壓力系統(tǒng)和脈沖電流發(fā)生器對(duì)待燒結(jié)材料產(chǎn)生可調(diào)動(dòng)態(tài)壓力和進(jìn)行等離子脈沖電流燒結(jié)。本發(fā)明提供一種能夠制備優(yōu)質(zhì)性能材料的動(dòng)態(tài)壓力電脈沖雙場(chǎng)控?zé)Y(jié)爐及燒結(jié)方法，可廣泛應(yīng)用于高性能材料的燒結(jié)中。
【IPC分類】F27B5/18, F27D9/00, F27D7/06, F27B5/06, F27B5/05
【公開(kāi)號(hào)】CN105135873
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201510473828
【發(fā)明人】謝志鵬, 韓耀, 李雙
【申請(qǐng)人】清華大學(xué)
【公開(kāi)日】2015年12月9日
【申請(qǐng)日】2015年8月5日