一种金属棒料高通量梯度热处理装置以及工艺的制作方法

1.本技术涉及金属材料热处理领域，尤其涉及一种金属棒料高通量梯度热处理装置以及工艺。


背景技术：

2.热处理工艺是通过对材料加热、保温、冷却，改善材料微观组织以及性能的热加工工艺。热处理工艺中最主要的工艺参数有加热温度、保温时间以及冷却速率等。传统的热处理工艺研究方法为试错法，通过大量实验积累数据，总结热处理后材料微观组织以及性能的规律，进而优化热处理工艺参数，需要消耗大量时间以及能源。目前，材料科学发展迅速，新材料的研发需要高效快速的热处理工艺研究方法作为支撑。目前在对不同成分的金属材料在不同温度下进行热处理时，均是采用对不同金属材料分别进行热处理，现有的热处理设备和方法需要多次对金属材料进行热处理，效率低下。
3.上述内容仅用于辅助理解本技术的技术方案，并不代表承认上述内容是现有技术。


技术实现要素：

4.本技术的主要目的在于提供一种金属棒料高通量梯度热处理装置以及工艺，旨在解决现有热处理方法效率低下的技术问题。
5.为实现上述目的，本技术提供一种金属棒料高通量梯度热处理装置，包括可抽真空的真空炉、可控制温度的加热装置、可隔热的热屏蔽板；
6.所述真空炉包括炉体和炉盖，所述炉盖连接在所述炉体的上端，所述炉盖上设置有若干个固定金属棒料的固定装置；
7.所述炉体内间隔设置有若干个所述热屏蔽板，以将所述炉体内部分隔为若干层加热层，每层所述加热层内均设置所述加热装置；
8.所述真空炉内设置有若干个供所述金属棒料通过的加热通道，所述加热通道从所述固定装置处往下依次穿过所述真空炉内的每个所述加热层。
9.可选地，还包括第一温度检测装置，每层所述加热层内均设置所述第一温度检测装置。
10.可选地，还包括第二温度检测装置和供第二温度检测装置通过的第二温度检测通道，所述第二温度检测装置设置在所述第二温度检测通道内，所述第二温度检测通道从上到下依次穿过所述炉盖和所述真空炉内的每个所述加热层。
11.可选地，所述第一温度检测装置和所述第二温度检测装置分别位于所述加热层内的两端。
12.可选地，所述第一温度检测装置与所述第二温度检测装置均为热电偶。
13.可选地，所述真空炉上设置有冷却真空炉的循环冷却系统。
14.可选地，所述加热装置为钨发热体，所述钨发热体环绕设置在所述真空炉的内壁。
15.可选地，还包括驱动所述炉盖开关的炉盖驱动装置，所述炉盖与所述炉体铰接，所述炉盖驱动装置的驱动端与所述炉盖传动连接。
16.可选地，所述热屏蔽板包括两块钼板和设置在所述两块钼板之间的氧化锆陶瓷片。
17.此外，为实现上述目的，本技术还提供一种金属棒料高通量梯度热处理工艺，采用一种金属棒料高通量梯度热处理装置，所述工艺包括：
18.将金属原材料制备成与所述加热通道相适配的金属棒料；
19.将所述金属棒料安装在所述加热通道内，然后将所述真空炉内抽真空，并向抽真空后的所述真空炉内充入惰性气体；
20.在所述真空炉内充入惰性气体后，分梯度设置每层所述加热层内的温度，启动每层所述加热层内的所述加热装置，对所述金属棒料热处理；
21.在进行对所述金属棒料热处理的过程中，校正每层所述加热层内的温度；
22.对所述金属棒料热处理结束后，关闭所述加热装置，当所述真空炉内温度达到室温后，取出所述金属棒料。
23.本技术所能实现的有益效果：
24.使用本技术时，将金属棒料的一端固定在固定装置上，金属棒料的另一端从上往下依次穿过真空炉内的每个加热层，从而将金属棒料分为多段，每段分别位于一个加热层，通过设置加热层内的加热装置的温度，从而使得金属棒料的每一段均可获得不同的加热温度，即可形成梯度温度，满足一个金属棒料在不同温度下进行热处理。由于真空炉内设置有若干个供所述金属棒料通过的加热通道，实现在一次热处理中对不同成分的金属材料在不同温度下进行热处理，从而提高工艺研究效率。本装置实现了材料试棒的梯度热处理，实现了在一维方向上温度的梯度变化以及对温度的精确测温控温，形成稳定可控的温度梯度，并且能对多个金属棒料同时梯度热处理，为加速新材料的研发以及应用提供关键技术支撑。同时还能减少能源、时间、材料消耗，降低工艺研究成本。
25.本技术实施例提出的一种金属棒料高通量梯度热处理装置以及工艺，通过使用金属棒料高通量梯度热处理装置，解决了现有热处理方法耗时、耗能、并且效率低下的技术问题，实现了在一次热处理中对不同成分的金属材料在不同温度下进行热处理。
附图说明
26.图1为本技术金属棒料高通量梯度热处理装置一实施例的结构示意图；
27.图2为热屏蔽板的一种结构示意图；
28.附图标记：
29.1-炉体，2-炉盖，3-热屏蔽板，4-固定装置，5-第一温度检测装置，6-第二温度检测装置，7-钼板，8-氧化锆陶瓷片，9-炉盖驱动装置，10-加热装置。
30.本技术目的的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。
具体实施方式
31.下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基
于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作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。
32.需要说明，本发明实施例中所有方向性指示(诸如上、下、左、右、前、后
……
)仅用于解释在某一特定姿态(如附图所示)下各部件之间的相对位置关系、运动情况等，如果该特定姿态发生改变时，则该方向性指示也相应地随之改变。
33.在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“连接”、“固定”等应做广义理解，例如，“固定”可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
34.另外，若本发明实施例中有涉及“第一”、“第二”等的描述，则该“第一”、“第二”等的描述仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示其相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。另外，全文中出现的“和/或”的含义，包括三个并列的方案，以“a和/或b”为例，包括a方案、或b方案、或a和b同时满足的方案。另外，各个实施例之间的技术方案可以相互结合，但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础，当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当认为这种技术方案的结合不存在，也不在本发明要求的保护范围之内。
35.参照图1，本技术一种金属棒料高通量梯度热处理装置以及工艺第一实施例提供一种金属棒料高通量梯度热处理装置，包括可抽真空的真空炉、可控制温度的加热装置10、可隔热的热屏蔽板3；
36.所述真空炉包括炉体1和炉盖2，所述炉盖2连接在所述炉体1的上端，所述炉盖2上设置有若干个固定金属棒料的固定装置4；
37.所述炉体1内间隔设置有若干个所述热屏蔽板3，以将所述炉体1内部分隔为若干层加热层，每层所述加热层内均设置所述加热装置10；
38.所述真空炉内设置有若干个供所述金属棒料通过的加热通道，所述加热通道从所述固定装置4处往下依次穿过所述真空炉内的每个所述加热层。
39.本技术通过热屏蔽板3将真空炉分隔为若干层加热层，每层加热层内均设置有加热装置10，从而实现每层加热层内均可实现单独加热，每层加热层内的温度可根据需求，单独调至成需求的温度，又因为真空炉内设置有若干个加热通道，加热通道从固定装置4处往下依次穿过真空炉内的每个加热层，每个金属棒料对应一个加热通道，具体的可在热屏蔽板3上设置通孔，每层的热屏蔽板3相互对应的通孔连通形成加热通道，固定装置4可通过螺纹结构、卡扣、粘贴等等固定金属棒料，使用时，将金属棒料的一端固定在固定装置4上，金属棒料的另一端从上往下依次穿过真空炉内的每个加热层，从而将金属棒料分为多段，每段分别位于一个加热层，通过设置加热层内的加热装置10的温度，从而使得金属棒料的每一段均可获得不同的加热温度，即可形成梯度温度，满足一个金属棒料在不同温度下进行热处理，同时由于有热屏蔽板3进行隔热，相当于两个热屏蔽板3之间形成加热层，一个加热层内的温度就不会影响其他加热层内的温度，保证每层加热层内的温度达到设定的温度，保证每层加热层能够精准控温，防止各个加热层互相影响，防止冲温。由于真空炉内设置有若干个供所述金属棒料通过的加热通道，实现在一次实验中对不同成分的金属材料在不同
温度下进行热处理，从而提高工艺研究效率。本装置实现了材料试棒的梯度热处理，实现了在一维方向上温度的梯度变化以及对温度的精确测温控温，形成稳定可控的温度梯度，并且能对多个金属棒料同时梯度热处理，为加速新材料的研发以及应用提供关键技术支撑。同时还能减少能源、时间、材料消耗，降低工艺研究成本。
40.为了能够更加精准的掌控每层加热层内的温度，方便控制每层加热层内的温度，还包括第一温度检测装置5，每层所述加热层内均设置所述第一温度检测装置5。根据第一温度检测装置5检测的温度，实时控制加热装置10，保证每层加热层内温度的准确性。
41.为了进一步的保证每层加热层内温度的准确性，防止第一温度检测装置5失效，还包括第二温度检测装置6和供第二温度检测装置6通过的第二温度检测通道，所述第二温度检测装置6设置在所述第二温度检测通道内，所述第二温度检测通道从上到下依次穿过所述炉盖2和所述真空炉内的每个所述加热层。使用第二温度检测装置6的具体方式为，将第二温度检测装置6在第二温度检测通道移动，使得第二温度检测装置6能够分别检测每层加热层内的温度，将第二温度检测装置6测得的结果与第一温度检测装置5检测的温度进行比对，如果相同，则说明所检测的加热层内的温度准确，如果不相同，则说明加热层内的温度不准确，需要及时处理和调整，本实施例通过第一温度检测装置5与第二温度检测装置6的配合使用，进一步的保证了每层加热层内温度的准确性。
42.为了保证每层加热层内所测量的温度的准确性，所述第一温度检测装置5和所述第二温度检测装置6分别位于所述加热层内的两端。如图1所示，所述第一温度检测装置5与所述第二温度检测装置6之间形成距离。防止两个温度检测装置测量同一位置，使得检测结果不准确。
43.温度检测装置即为检测温度的设备，比如温度计、温度传感器等等，在本实施例中，为了适应高温工作和适配真空炉的结构特性，所述第一温度检测装置5与所述第二温度检测装置6均为热电偶。热电偶为现有的检测温度的装置，是温度测量仪表中常用的测温元件。
44.为了防止真空炉被高温烧坏，所述真空炉上设置有冷却真空炉的循环冷却系统。循环冷却系统比如水冷循环系统等等，防止真空炉壁被高温烧坏，具体的，在本实施例中，可在真空炉外壁设置水冷管，通过水冷管与真空炉外壁进行热量交换，实现对真空炉外壁的降温，保护真空炉壁，提高真空炉的使用寿命。
45.加热装置10可为电加热、红外加热等等，本实施例中，所述加热装置10为钨发热体，所述钨发热体环绕设置在所述真空炉的内壁。钨发热体为现有的加热装置10，本实施例将钨发热体环绕设置在所述真空炉的内壁，保证每层加热层内温度均匀，从而保证每层加热层内温度的稳定性。
46.还包括驱动所述炉盖2开关的炉盖驱动装置9，所述炉盖2与所述炉体1铰接，所述炉盖驱动装置9的驱动端与所述炉盖2传动连接。炉盖驱动装置可9为液压驱动，齿轮驱动等等，通过炉盖驱动装置9驱动炉盖2的打开或者关闭。
47.热屏蔽板3的作用为隔离热量，可采用隔热材料，或者较厚的材料等等，本实施例中，为了保证隔热的有效性，所述热屏蔽板3包括两块钼板7和设置在所述两块钼板7之间的氧化锆陶瓷片8，如图2所示，氧化锆陶瓷片8为钇稳定氧化锆陶瓷片8，钼板7和氧化锆陶瓷片8均为现有技术，具有很好的隔热效果。
48.一种金属棒料高通量梯度热处理工艺，采用一种金属棒料高通量梯度热处理装置，所述工艺包括：
49.将金属原材料制备成与所述加热通道相适配的金属棒料；
50.将所述金属棒料安装在所述加热通道内，然后将所述真空炉内抽真空，并向抽真空后的所述真空炉内充入惰性气体；
51.在所述真空炉内充入惰性气体后，分梯度设置每层所述加热层内的温度，启动每层所述加热层内的所述加热装置10，对所述金属棒料热处理；
52.在进行对所述金属棒料热处理的过程中，校正每层所述加热层内的温度；
53.对所述金属棒料热处理结束后，关闭所述加热装置10，当所述真空炉内温度达到室温后，取出所述金属棒料。
54.为了方便理解本工艺，本实施例采用具体操作步骤进行详细描述；将金属原材料制备成金属棒料，金属圆棒一端的中心加工出螺纹孔，通过螺纹孔与固定装置4固定。可制备若干个不同成分的金属棒料。
55.打开炉盖2，将若干个金属棒料分别固定在不同的固定装置4上，每个金属棒料对应一个加热通道，使金属棒料依次穿过加热层，关闭炉盖2，准备抽真空；开启真空炉的真空系统抽真空，真空度达到1
×
10-3pa时停止抽真空，并向炉内充入高纯度99.99wt.％氩气。设置各分段的加热装置10的加热温度以及升温时间，其中，炉体1加热层最底处加热温度最低，往上每个加热层的加热温度依次提高50～100℃；每个加热层的升温时间相同，防止冲温。开启加热电源，开始加热。当各加热分段达到设计加热温度后，开始计时热处理时间。然后校正每层所述加热层内的温度；热处理时间结束后，关闭加热装置10的加热电源，金属棒料随真空炉冷却；当真空炉内温度达到室温后，向真空炉内充入空气，打开炉盖2，取出金属棒料。
56.使用本金属棒料高通量梯度热处理工艺，使得在一次热处理工艺中对不同成分的金属材料在不同温度下进行热处理，从而提高工艺研究效率。实现了材料试棒的梯度热处理，实现了在一维方向上温度的梯度变化以及对温度的精确测温控温，形成稳定可控的温度梯度，并且能对多个金属棒料同时梯度热处理，为加速新材料的研发以及应用提供关键技术支撑。同时还能减少能源、时间、材料消耗，降低工艺研究成本。
57.以上仅为本技术的优选实施例，并非因此限制本技术的专利范围，凡是利用本技术说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本技术的专利保护范围内。