一种高频振动热压烧结炉制造技术

本实用新型专利技术公开了一种高频振动热压烧结炉，包括依次相连的立柱、升降横梁、上压头、水冷铁质压头及炉体，所述炉体内设有石墨模具，其中，所述上压头与水冷铁质压头之间设有高频振动器，所述高频振动器依次驱动所述水冷铁质压头及石墨模具振动。采用本实用新型专利技术，可加快物料的致密化，提高制品的热压烧结效率，降低烧结温度，降低热压压力，实用性强。

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及热压烧结炉
，尤其涉及一种高频振动热压烧结炉。
技术介绍
热压烧结法是指在一定的高温下，对样品施加一定的压力，使坯体粉粒中的质点在受高温作用的同时还受到外加机械力的作用，促进毛坯中不同粉粒间的接触与扩散，使得粉料重排，粒界发生滑移，大的堆集间隙被填充，气孔破排除，从而提高其反应速度和样品的致密度。热压烧结作为一种较成熟的烧结技术，主要用于烧结一些常压下难以烧结的非氧化物制品，如Si3N4、BN（氮化硼）、TiNC金属陶瓷等，也可烧结一些氧化物特种陶瓷，如YAG（Y3Al5O12）激光透明陶瓷、Al2O3、ZrO2等。由于热压烧结通常应用于近1800°C的高温，选用的发热体一般为石墨发热体，所烧结物料有的是非氧化物，因此，炉体需密封，能抽真空，可通入保护性气体，如N2、Ar等。由于烧结温度高，又有密封结构，因此，炉体外壳往往采用循环水冷夹层，上下压头也采用水冷设计，以保护金属构件。在普通热压烧结的基础上，加入振动的功能，使物料在热压的同时，受到一定频率的振动，可以加快物料的致密化。专利【CN102102942A】公开了一种可调压振动式热压烧结炉，其在普通热压炉的底部下压头之下安装偏心轮结构，通过偏心轮产生振动，进行振动热压烧结，整个烧结过程中，振动结构需承载下压头、模具、物料等重量，从而影响振动结构的振动效果及使用寿命，不利于实际生产。
技术实现思路
本技术所要解决的技术问题在于，提供一种结构简单，操作简便的高频振动热压烧结炉，可加快物料的致密化，提高制品的热压烧结效率，降低烧结温度，降低热压压力，实用性强。为了解决上述技术问题，本技术提供了一种高频振动热压烧结炉，包括依次相连的立柱、升降横梁、上压头、水冷铁质压头及炉体，所述炉体内设有石墨模具，其中，所述上压头与水冷铁质压头之间设有高频振动器，所述高频振动器依次驱动所述水冷铁质压头及石墨模具振动。作为上述方案的改进，所述高频振动热压烧结炉还包括用于封装所述高频振动器的外框体，所述上压头、外框体及水冷铁质压头依次相连。作为上述方案的改进，所述外框体的顶端设有上凹腔，底端设有下凹腔，所述上压头的底部嵌于所述上凹腔内，所述水冷铁质压头顶部嵌于所述下凹腔内。作为上述方案的改进，所述外框体为铁质外框。作为上述方案的改进，所述高频振动器的振动频率为100~1000Hz。实施本技术的有益效果在于：本技术高频振动热压烧结炉在上压头与水冷铁质压头之间设置高频振动器，所述高频振动器依次驱动所述水冷铁质压头及石墨模具振动，使物料在热压的同时，受到一定频率的振动，可以加快物料的致密化，提高制品的热压烧结效率，从而可有效降低烧结温度，降低热压压力，性能更高。同时，高频振动器设置于水冷铁质压头之上，可使高频振动器接近于室温，避免了炉体温度对高频振动器的影响；高频振动器的安装位置不在炉体底部，因此，高频振动器不需要承载下压头、模具、物料等的重量，难度降低，更为简便、实用。另外，高频振动器通过外框体进行封装，可使高频振动器通过外框体分别与上压头及水冷铁质压头相连，保证高频振动热压烧结炉在振动运行时，各部件之间紧密相连，不易滑移。附图说明图1是本技术高频振动热压烧结炉的结构示意图。具体实施方式为使本技术的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本技术作进一步地详细描述。仅此声明，本专利技术在文中出现或即将出现的上、下、左、右、前、后、内、外等方位用词，仅以本专利技术的附图为基准，其并不是对本专利技术的具体限定。参见图1，图1显示了本技术高频振动热压烧结炉的具体结构，其包括依次相连的立柱1、升降横梁2、上压头3、水冷铁质压头4及炉体5，所述炉体5内设有石墨模具7，其中，所述上压头3与水冷铁质压头4之间设有高频振动器6，所述高频振动器6的振动频率为100~1000Hz，烧结过程中，所述高频振动器6依次驱动所述水冷铁质压头4及石墨模具7振动，使物料在热压的同时，受到一定频率的振动，可以加快物料的致密化，提高制品的热压烧结效率。现有技术中，振动结构安装于热压炉的底部，烧结过程中，振动结构需承载下压头、模具、物料等重量，从而影响振动结构的振动效果及使用寿命，不利于实际生产。与现有技术相比，本技术在上压头3与水冷铁质压头4之间设置高频振动器6，由于高频振动器6设置于水冷铁质压头4之上，使高频振动器6接近于室温，避免了炉体5温度对高频振动器6的影响；同时，由于高频振动器6的安装位置不在炉体5底部，不需要承载下压头、模具、物料等的重量，难度降低，更为简便、实用。需要说明的是，单纯热压可以提高材料的传质速度，即晶界滑移和挤压蠕变的速度，但不能加快扩散速度。振动热压可以同时提高扩散、传质的速度，加快颗粒间收缩速度，气孔率快速降低。同时，热压烧结的物料通常为高硬度、高弹性模量的物料，如Si3N4、YAG、Al2O3、ZrO2等，由于高频振动比低频振动更易促进其致密化，因此，本技术中的高频振动器6的振动频率为100~1000Hz，即运行时可产生100~1000Hz可调频的振动，比现有技术中振动频率为几赫兹、几十赫兹的低频设计更有效，制品更易达到致密化，性能更高。另外，一般情况下热压烧结炉的炉体5最高温度为1700~1900°C，最高压力为10~30MPa，而采用本技术的高频振动热压烧结炉进行热压烧结时，物料在常规热压烧结的同时，辅之于高频振动，促进物料的致密化，提高制品的性能，因此，用于烧结Si3N4、YAG、Al2O3、ZrO2等特种陶瓷时，可降低烧结温度50~100°C，降低热压压力5~10MPa，从而实现降低烧结温度，降低热压压力。所述高频振动热压烧结炉还包括用于封装所述高频振动器6的外框体8，所述上压头3、外框体8及水冷铁质4压头依次相连，所述外框体8优选为铁质外框。具体地，所述外框体8的顶端设有上凹腔，底端设有下凹腔，所述上压头3的底部嵌于所述上凹腔内，所述水冷铁质压头4顶部嵌于所述下凹腔内，实现上压头3、外框体8及水冷铁质压头4的依次连接，保证高频振动热压烧结炉在振动运行时，各部件之间紧密相连，不易滑移。下面结合具体实施方式对本技术作进一步地详细描述实施例1：将YAG粉末压制成φ60mm×4mm圆片，装入石墨模具7中，将石墨模具7整体放入炉体5内，盒盖，密封，移动升降横梁2以调整上压头3和高频振动器6位置，对YAG进行振动热压烧结。最高烧结温度1720°C，热压压力15MPa，振动频率300Hz，保温时间2h。制备得到的YAG透明陶瓷密度达4.55g/cm3，磨平抛光后在1064nm波长处透光率达70%以上。实施例2：将Si3N4粉末压制成φ150mm×24mm圆片，装入石墨模具7中，将石墨模具7整体放入炉体内，盒盖，密封，移动升降横梁2以调整上压头3和高频振动器6位置，对Si3N4进行振动热压烧结。最高烧结温度1740°C，热压压力10MPa，振动频率500Hz，保温时间2h。制备得到的Si3N4制品密度达3.20g/cm3，硬度HRA92~93，抗弯强度801MPa。由上可知，本技术高频振动热压烧结炉在上压头3与水冷铁质压头4之间设置高频振动器6，所述高频振动器6依次驱动所述水冷铁质压头4及石墨模具7振动，使物料本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种高频振动热压烧结炉，包括依次相连的立柱、升降横梁、上压头、水冷铁质压头及炉体，所述炉体内设有石墨模具，其特征在于，所述上压头与水冷铁质压头之间设有高频振动器，所述高频振动器依次驱动所述水冷铁质压头及石墨模具振动。

【技术特征摘要】
1.一种高频振动热压烧结炉，包括依次相连的立柱、升降横梁、上压头、水冷铁质压头及炉体，所述炉体内设有石墨模具，其特征在于，所述上压头与水冷铁质压头之间设有高频振动器，所述高频振动器依次驱动所述水冷铁质压头及石墨模具振动。2.如权利要求1所述的高频振动热压烧结炉，其特征在于，还包括用于封装所述高频振动器的外框体，所述上压头、外框体及水冷铁质压头依次相...

【专利技术属性】
技术研发人员：周耀，冯斌，王玉梅，刘桔英，黄宾，
申请(专利权)人：佛山市陶瓷研究所股份有限公司，佛山市南海金刚新材料有限公司，
类型：新型
国别省市：广东;44