The invention relates to a high frequency pulse discharge sintering system, which belongs to the technical field of preparing hard materials and composite materials; it includes a high frequency discharge sintering furnace, an electric control box and a high frequency pulse power supply connected by wires; the high frequency discharge sintering furnace includes a top, a base and a vacuum furnace chamber between the top and the base, and the high frequency pulse power supply includes an AC transformer, an electric control box and a high frequency pulse power supply. AC/DC converter and DC voltage regulator are composed of three parts, the positive and negative output terminals of power supply are connected to the electrodes of high frequency pulse discharge sintering furnace respectively; the skin, proximity, dielectric and discharge effects can be synthetically utilized under high frequency pulse current to enhance the high quality and high efficiency connection between micro and nano particle components; the periodic on-off of high frequency pulse current can effectively reduce the Joule thermal effect and avoid it. At the same time, electric pulse can exert force on dislocation, improve dislocation mobility and promote recrystallization. It can effectively heal defects such as cracks in the material and prepare materials with compact interior and excellent properties.
【技术实现步骤摘要】
一种高频脉冲放电烧结系统
本专利技术涉及一种高频脉冲放电烧结系统,属硬质材料和复合材料制备的
技术介绍
脉冲电流处理作为一种极端非平衡过程,可在极短的时间内把电能、热能、应变能输入到材料中,从而影响材料回复、再结晶、相变、晶粒细化和非晶的纳米晶化等行为,是改善材料组织和性能的有效方法。因此,脉冲电流在材料制备、加工、成形和使用过程中发挥着越来越重要的作用。现阶段,放电等离子烧结法(SPS)作为先进粉末冶金技术,已被广泛应用于金属、陶瓷和复合材料的制备,尤其是在纳米复合材料领域。其工作原理就是利用特殊的电源装置产生的低频直流脉冲电流加载在冷压过后的粉末块体上,在粉末颗粒接触部位产生焦耳热,未接触部位产生放电热。与传统的粉末冶金法相比,SPS烧结技术所需温度低且升温速率快,通过SPS烧结技术制备的材料具有晶粒细小、高致密化的特征,具有广泛的应用前景。但是SPS烧结制备的材料尺寸较小,难以满足工业实际需求。高频电流具有显著的趋肤效应和邻近效应,高频焊接速度大,焊接热影响区小已被广泛应用于薄壁管的焊接,而粉末冶金法制备材料的原料是以粉末为单元的,直流脉冲流经颗粒会流经颗粒边界产生放电,进而在压力的作用下实现烧结颈部的形成。因此,在粉末烧结时通以高频脉冲电流可以充分利用趋肤、邻近、介电和放电等效应,实现多元多维多尺度微纳级组元间的高质量高效率连接。
技术实现思路
本专利技术为解决放电等离子烧结法(SPS)制备的材料尺寸较小,难以满足实际生产需求的技术问题,提供一种高频脉冲放电烧结系统,可利用高频电流趋肤效应和邻近效应制备大尺寸的、性能优良并满足实际需求的功能材 ...
【技术保护点】
1.一种高频脉冲放电烧结系统,其特征在于,包括通过导线相互连接在一起的高频放电烧结炉(29)、电控制箱(27)和高频脉冲电源(40);所述高频放电烧结炉(29)包括顶座(10)、底座(1)和位于顶座(10)与底座(1)之间的真空炉腔(20),所述顶座(10)的上部连接有压力电机(11),所述真空炉腔(20)内的顶部和底部分别相对的设置有上电极板(9)和下电极板(2),所述上电极板(9)中间下部和下电极板(2)的中间上部分别竖直地连接有上电极(8)和下电极(3),所述上电极(8)的下端和下电极(3)的上端分别连接有上垫块(7)和下垫块(4),所述上垫块(7)和下垫块(4)之间设置有石墨模具(5),上垫块(7)和下垫块(4)均部分地伸至石墨模具(5)内,位于石墨模具(5)内的上垫块(7)的底部和下垫块(4)的顶部分别铺设有上石墨纸(18)和下石墨纸(19);石墨模具(5)内的上石墨纸(18)和下石墨纸(19)之间放置烧结块体材料(6);所述高频放电烧结炉(29)的外侧壁设置有设有外水循环冷却管(17),放电烧结炉(29)外部一侧设有真空泵(14),真空泵(14)通过真空阀(13)、真空管( ...
【技术特征摘要】
1.一种高频脉冲放电烧结系统,其特征在于,包括通过导线相互连接在一起的高频放电烧结炉(29)、电控制箱(27)和高频脉冲电源(40);所述高频放电烧结炉(29)包括顶座(10)、底座(1)和位于顶座(10)与底座(1)之间的真空炉腔(20),所述顶座(10)的上部连接有压力电机(11),所述真空炉腔(20)内的顶部和底部分别相对的设置有上电极板(9)和下电极板(2),所述上电极板(9)中间下部和下电极板(2)的中间上部分别竖直地连接有上电极(8)和下电极(3),所述上电极(8)的下端和下电极(3)的上端分别连接有上垫块(7)和下垫块(4),所述上垫块(7)和下垫块(4)之间设置有石墨模具(5),上垫块(7)和下垫块(4)均部分地伸至石墨模具(5)内,位于石墨模具(5)内的上垫块(7)的底部和下垫块(4)的顶部分别铺设有上石墨纸(18)和下石墨纸(19);石墨模具(5)内的上石墨纸(18)和下石墨纸(19)之间放置烧结块体材料(6);所述高频放电烧结炉(29)的外侧壁设置有设有外水循环冷却管(17),放电烧结炉(29)外部一侧设有真空泵(14),真空泵(14)通过真空阀(13)、真空管(12)与真空炉腔(20)连接;所述放电烧结炉(29)的侧部还设有真空抽接口、K型热电偶测温孔、抽气孔、带有挡板的观察窗;所述电控制箱(27)上设有电源开关(22)、压力电机控制器(23)、真空泵控制器(24)、烧结温度控制器(25)、显示器(26)和指示灯(28);所述高频脉冲电...
【专利技术属性】
技术研发人员:王文先,刘瑞峰,陈洪胜,张婷婷,万世鹏,
申请(专利权)人:太原理工大学,
类型:发明
国别省市:山西,14
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