一种常温等离子辅助烧结装置

本发明属于材料烧结装置，尤其涉及一种常温等离子辅助烧结装置。

背景技术：

1、材料烧结装置一般采用辐射加热的方式让试样升温，从而实现物质扩散，达到排除气孔使试样致密化的效果。辐射加热最常用的方式是通过煤和天然气的燃烧来实现，目前电阻加热因为更加清洁环保，在工业中的应用也越来越多。除此之外，对于一些特殊的材料体系，还能通过电磁感应加热、微波加热、激光加热等方式实现烧结。采用等离子体作为热源来烧结材料的研究也备受关注，放电等离子烧结技术即希望通过脉冲直流电场在粉体间产生等离体子，对粉体表面起到清洁和活化作用，从而提升烧结效果，但是大量研究表明放电等离子烧结技术难以真正产生等离子体。等离子体熔融、喷涂和焊接中一般需要以昂贵的惰性气体作为电离介质，在较高电压和电流下才能形成稳定的等离子体，存在功率高，能源消耗大，有效利用率低的问题，而且这种等离子体射流还存在升温速度过快，有极强的冲刷作用，不能用来进行粉末材料烧结。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供一种结构简单、方便、快捷，便于实施的常温等离子辅助烧结装置。

2、本发明的一种常温等离子辅助烧结装置，在支架上固定两个分离的电极，即上电极和下电极，上电极和下电极之间为待处理材料；电源分别连接上电极和下电极为其供电，并形成了完整的电流回路，可在室温下产生等离子体，电流回路上设置有电流表和电压表；待处理材料一侧设置有红外相机；电流表、电压表和红外热像仪均连接到数据采集与控制系统。

3、进一步的，上电极通过直线电机固定在支架上，上电极可沿支架上下自由运动。

4、进一步的，上电极和下电极材料为碳材料制成的纤维毡或针尖阵列。

5、进一步的，上电极和下电极材料为耐高温抗烧蚀且导电性良好的w、mo、ta、nb、ni、co、pt的纯金属或合金制成的纤维毡或针尖阵列。

6、进一步的，上电极和下电极材料为耐高温抗烧蚀且导电性良好的wc、tic、nbc、cr3c2、mo2c、vc、zrc、sic陶瓷制成的纤维毡或针尖阵列。

7、进一步的，电源工作电压为0v～1000v。

8、进一步的，电源为直流电源或交流电源。

9、进一步的，数据采集与控制系统通过电压表测量上下电极间的电压，通过电流表测量流经上下电极的电流，通过红外相机测试电极和试样的温度，并将数据进行采集和存储。

10、进一步的，数据采集与控制系统对电源的输出电压和输出电流进行编程控制，并根据反馈的电压、电流和温度信号自动调整电源输出的电压和电流，以及自动调整上电极的位置。

11、本发明的有益技术效果为：

12、(1)本发明通过纤维毡或针尖阵列在较低电压下即可在空气中产生稳定的等离子体；

13、(2)本发明不需要使用昂贵的惰性气体，也不需要低真空环境，可以大幅降低工艺成本；

14、(3)本发明设计了完整的电流回路，使得等离子体和电流可以同时流经待处理材料；

15、(4)本发明结构简单、使用方便、快捷，有效降低了能耗和对设备的要求。

技术特征：

1.一种常温等离子辅助烧结装置，其特征在于，在支架(1)上固定两个分离的电极，即上电极(8)和下电极(7)，上电极(8)和下电极(7)之间为待处理材料(6)；电源(4)分别连接上电极(8)和下电极(7)为其供电，并形成了完整的电流回路，可在室温下产生等离子体，电流回路上设置有电流表(9)和电压表(10)；待处理材料(6)一侧设置有红外相机(3)；电流表(9)、电压表(10)和红外热像仪(3)均连接到数据采集与控制系统(5)。

2.根据权利要求1所述的一种常温等离子辅助烧结装置，其特征在于，所述上电极(8)通过直线电机(2)固定在支架(1)上，上电极(8)可沿支架(1)上下自由运动。

3.根据权利要求1所述的一种常温等离子辅助烧结装置，其特征在于，所述上电极(8)和下电极(7)材料为碳材料制成的纤维毡或针尖阵列。

4.根据权利要求1所述的一种常温等离子辅助烧结装置，其特征在于，所述上电极(8)和下电极(7)材料为耐高温抗烧蚀且导电性良好的w、mo、ta、nb、ni、co、pt的纯金属或合金制成的纤维毡或针尖阵列。

5.根据权利要求1所述的一种常温等离子辅助烧结装置，其特征在于，所述上电极(8)和下电极(7)材料为耐高温抗烧蚀且导电性良好的wc、tic、nbc、cr3c2、mo2c、vc、zrc、sic陶瓷制成的纤维毡或针尖阵列。

6.根据权利要求1所述的一种常温等离子辅助烧结装置，其特征在于，所述电源(4)工作电压为0v～1000v。

7.根据权利要求1所述的一种常温等离子辅助烧结装置，其特征在于，所述电源(4)为直流电源或交流电源。

8.根据权利要求1所述的一种常温等离子辅助烧结装置，其特征在于，所述数据采集与控制系统(5)通过电压表(10)测量上下电极间的电压，通过电流表(9)测量流经上下电极的电流，通过红外相机(3)测试电极和试样的温度，并将数据进行采集和存储。

9.根据权利要求1所述的一种常温等离子辅助烧结装置，其特征在于，所述数据采集与控制系统(5)对电源(4)的输出电压和输出电流进行编程控制，并根据反馈的电压、电流和温度信号自动调整电源(4)输出的电压和电流，以及自动调整上电极(8)的位置。

技术总结本发明公开了一种常温等离子辅助烧结装置，在支架上固定两个分离的电极，即上电极和下电极，上电极和下电极之间为待处理材料；电源分别连接上电极和下电极为其供电，电流回路上设置有电流表和电压表；待处理材料一侧设置有红外相机；电流表、电压表和红外热像仪均连接到数据采集与控制系统。本发明结构简单、使用方便、快捷，有效降低了能耗和对设备的要求，可以大幅降低工艺成本。技术研发人员：刘金铃,王春意,刘佃光受保护的技术使用者：西南交通大学技术研发日：技术公布日：2024/9/17