专利名称：温控-物料进给耦合区域烧结炉的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种温控-物料进给耦合区域烧结炉，属于烧结设备领域。
背景技术：
自1995年透明陶瓷激光材料得到激光输出以来发展迅速。近年来又有Nd: YAG透 明陶瓷复合结构的报道，这种材料仅仅是YAG透明陶瓷材料中Nd离子的浓度不同，因此烧 结温度一致。和本发明提出的欲制备的透明陶瓷梯度材料有着较大的差别，本发明提出的 透明陶瓷梯度材料，在这种材料中，掺杂离子浓度和基体材料组分都有变化。因为这种变化 导致材料的烧结温度有差异，所以这种材料的制备具有较高的难度和创新性。这种材料的 制备有待于烧结设备的创新。关于透明陶瓷梯度材料目前国内外还未见报道。透明陶瓷梯度材料在制备的时候，原料的烧结温度有极大的差异，各种原料的烧 结特性不同，应用单一的烧结温度不能得到性能良好的烧结体。要解决这个问题，烧结温 度较高的部分应该在较高的温度下烧成，同时烧结温度较低的原料应该在较低的温度下烧 成，也就是在预设的温度下实现烧结，获得这种温度梯度的途径是制备具有合适烧结温度 的区域烧结炉。针对这一要求，特提出本发明。
发明内容
本发明的烧结炉的作用是将所需粉体按要求成型成一定形状的梯度材料，在真空 或氢气气氛下，在一定物料进给速度下，控制炉子温度程序，实现炉体温度-物料烧结温度 的耦合，烧结制备成透明陶瓷梯度材料。本发明的技术解决方案如下一种温控-物料进给耦合区域烧结炉，其特征在于主要包括真空系统，用以产生 制备透明陶瓷所需的真空度；氢气气体流量控制器，用以产生制备透明陶瓷所需的氢气气 氛；加热系统，作用是通过PID控制产生所需的温度；冷却系统，作用是带走加热系统产生 的多余的热量，同时也可以产生一定的温度场；物料进给系统，作用是通过控制系统，控制 物料进给速度，实现炉体温度-物料烧结温度的耦合；控制系统，作用是控制温度、物料进 给、气氛在要求的条件下运行。所述的炉子结构示意图见图1。主要包括(1)真空系统，对炉体进行预抽真空；(2)氢气气体流量控制器，用以产生制备透明陶瓷所需的氢气气氛；(3)加热系统，通过PID控制产生所需的温度；(4)冷却系统，带走加热系统产生的多余的热量，同时也可以产生一定的温度场；(5)物料进给系统，通过控制系统，控制物料进给速度，实现炉体温度-物料烧结 温度的耦合；
(6)控制系统，控制温度、物料进给、气氛在要求的条件下运行。氢气进气控制系统以及真空系统控制烧结过程的气氛。由挡热屏、加热体以及水 冷套组成一个较小的高温空间以及符合要求的温度梯度分布。物料经物料进给机构按照设 定的进给制度将物料送到并通过高温空间。加热体在程序控制器的控制下，按照设定的温 度制度对高温空间进行温度控制，从而达到温控-物料进给耦合的目的。
图1为本发明的温控-物料进给耦合区域烧结炉结构示意图，其中，(1)为氢气气 体流量控制器，用以产生制备透明陶瓷所需的氢气气氛；( 加热系统，通过PID控制产生 所需的温度；(3)冷却系统，带走加热系统产生的多余的热量，同时也可以产生一定的温度 场；(4)物料进给系统，通过控制系统，控制物料进给速度，实现炉体温度-物料烧结温度的 耦合；( 控制系统，控制温度、物料进给、气氛在要求的条件下运行。
具体实施例方式本发明的烧结炉的作用是将所需粉体按要求成型成一定形状的梯度材料，在真空 或氢气气氛下，在一定物料进给速度下，控制炉子温度程序，实现炉体温度-物料烧结温度 的耦合，烧结制备成透明陶瓷梯度材料。实施例1 本发明的烧结炉的作用是将所需粉体按要求成型成一定形状的梯度材料，在真空 情况下，在一定物料进给速度下，控制炉子温度程序，实现炉体温度-物料烧结温度的耦 合，烧结制备成透明陶瓷梯度材料。主要包括(1)真空系统，用以产生制备透明陶瓷所需的真空度；(2)加热系统，通过PID控制产生所需的温度；(3)冷却系统，带走加热系统产生的多余的热量，同时也可以产生一定的温度场；(4)物料进给系统，通过控制系统，控制物料进给速度，实现炉体温度-物料烧结 温度的耦合；(5)控制系统，控制温度、物料进给、气氛在要求的条件下运行。炉子结构示意图见图1。实施例2 本发明的烧结炉的功能是将所需粉体按要求成型成一定形状的梯度材料，在氢气 气氛下，在一定物料进给速度下，控制炉子温度程序，实现炉体温度-物料烧结温度的耦 合，烧结制备成透明陶瓷梯度材料。主要包括(1)氢气气体流量控制器，用以产生制备透明陶瓷所需的氢气气氛；(2)加热系统，通过PID控制产生所需的温度；(3)冷却系统，带走加热系统产生的多余的热量，同时也可以产生一定的温度场；(4)物料进给系统，通过控制系统，控制物料进给速度，实现炉体温度-物料烧结 温度的耦合；(5)控制系统，控制温度、物料进给、气氛在要求的条件下运行。权利要求
1.一种温控-物料进给耦合区域烧结炉，其特征在于，包括(1)真空系统，对炉体抽真 空；( 氢气气体流量控制器，用以产生制备透明陶瓷所需的氢气气氛；C3)加热系统，通过 PID控制产生所需的温度；(4)冷却系统，带走加热系统产生的多余的热量，同时也可以产 生一定的温度场；(5)物料进给系统，通过控制系统，控制物料进给速度，实现炉体温度-物 料烧结温度的耦合；(6)控制系统，控制温度、物料进给、气氛在要求的条件下运行；在真空 或氢气气氛下，在一定物料进给速度下，控制炉子温度程序，实现炉体温度-物料烧结温度 的華禹合，烧结ο
2.按权利要求1所述的一种温控-物料进给耦合区域烧结炉，其特征在于所述加热系 统的材质为高温金属或硅钼棒或硅碳棒。
3.按权利要求2所述的一种温控-物料进给耦合区域烧结炉，其特征在于所述高温金 属包括钨、钼、钽、高温不锈钢。
4.按权利要求1所述的一种温控-物料进给耦合区域烧结炉，其特征在于所述挡热屏 的材质为高温金属或高铝砖或硅砖。
5.按权利要求4所述的一种温控-物料进给耦合区域烧结炉，其特征在于所述高温金 属包括钨、钼、钽、高温不锈钢。
6.按权利要求1所述的一种温控-物料进给耦合区域烧结炉，其特征在于所述物料进 给系统为机械进给装置或气动进给装置等。
全文摘要
一种温控-物料进给耦合区域烧结炉，由物料进给机构、温度测试系统、加热体、程序控制器、挡热屏、水冷套、氢气进气控制系统以及真空系统组成。物料经物料进给机构按照设定的进给制度将物料送到并通过高温空间。加热体在程序控制器的控制下，按照设定的温度制度对高温空间进行温度控制，从而达到温控-物料进给耦合的目的。氢气进气控制系统以及真空系统控制烧结过程的气氛。本发明适合于制备透明陶瓷梯度材料，也可以用于制备其他类别的大长径比梯度材料。
文档编号F27B5/14GK102052827SQ20091019839
公开日2011年5月11日 申请日期2009年11月6日 优先权日2009年11月6日
发明者冯涛, 施剑林, 蒋丹宇 申请人:中国科学院上海硅酸盐研究所