CN104540796B

CN104540796B - 加长管结构

Info

Publication number: CN104540796B
Application number: CN201380024015.5A
Authority: CN
Inventors: L·M·巴拿赫; J·M·贝维拉夸; S·W·兰佐恩
Original assignee: Saint Gobain Industrial Ceramics Inc
Current assignee: Saint Gobain Ceramics and Plastics Inc
Priority date: 2012-03-22
Filing date: 2013-03-22
Publication date: 2017-02-22
Anticipated expiration: 2033-03-22
Also published as: US20180363811A1; WO2013142829A1; EP2828222A4; EP2828222A1; US20130285371A1; CN104540796A; CN107061873A; JP2015517969A; US9995417B2; JP2017071549A; JP2019023158A; EP2828222B1

Abstract

本发明公开了一种加长管结构，其包括具有第一端和第二端的第一陶瓷管段及具有第一端和第二端的第二陶瓷管段，其中第一陶瓷管段的第二端布置为面对第二陶瓷管段的第一端。设置陶瓷接合部件以外接环绕管段的端对端构造，并与管段烧结结合以形成连续加长管结构，该结构具有诸如烧结结合或过盈结合等不含结合材料的密封。

Description

加长管结构

技术领域

本发明总体而言涉及加长管结构，更具体而言，涉及通过烧结结合联接在一起的陶瓷管结构。

发明内容

本发明的实施方案总体上涉及形成为陶瓷材料、特别是包括碳化硅基材料的加长管结构。本发明的加长管结构的实施方案一般包括通过陶瓷接合部件联接在一起的第一管段和第二管段。第一管段具有第一端和第二端，第二管段具有第一端和第二端，且所述两段布置为端对端构造，使得第一陶瓷管段的第二端与第二管段的第一端彼此面对。陶瓷接合部件用于将第一管段和第二管段结合在一起，经设置以便与第一管段的第二端和第二管段的第一端烧结结合。具体而言，陶瓷接合部件设置为外接环绕管段的端对端构造，并与管段烧结结合以形成连续加长管结构，该结构具有诸如烧结结合或过盈结合的不含粘结材料的密封。

附图说明

参考附图，可更好地理解本发明，使本领域技术人员清楚其诸多特征和优势。

图1显示根据本发明一个实施方案的加长管结构的横截面，在该实施方案中管结构端对端邻接并通过陶瓷接合部件及其之间的烧结结合彼此联接。

图2显示图1所示加长管结构实施方案的平面图。

图3显示根据本发明一个实施方案将要邻接在一起的相邻管段的端面分解平面图。

图4显示另一个实施方案的相邻管段的端面分解横截面图，在该实施方案中相邻管段具有互补的L形端面。

图5显示预烧结碳化硅段和陶瓷接合部件之间的烧结结合界面。

图6显示陶瓷制品的一个实施方案在200psi下的压力测试图。

图7显示陶瓷制品的三个实施方案在20℃下的压力测试图。

图8显示图7的三个实施方案在1000℃下的压力测试图。

图9显示陶瓷制品实施方案通过5次热循环的压力测试的压力相对于温度的图。

图10显示陶瓷制品的三个实施方案在20℃下的压力测试图。

图11显示图10的三个实施方案在1000℃下的压力测试图。

图12显示陶瓷制品的三个实施方案的长持续时间测试的压力相对于温度的图。

在不同的附图中使用相同的标记表示相似或相同的要素。

具体实施方式

本发明的实施方案总体上涉及形成为陶瓷材料、特别是包括碳化硅基材料的加长管结构。大尺寸如高热质(thermal mass)和/或加长尺度件难以制成整体陶瓷部件。通常，加长尺度在寻获合适熔炉方面存在明显的挑战，具有高的热预算，并具有延长且缓慢攀升的烧结及退火时间。因而，某些结构以分段形式制造并联接在一起。

根据本发明的一个实施方案，提供加长管结构，其包括通过陶瓷接合部件联接在一起的第一管段和第二管段。第一管段具有第一端和第二端，第二管段具有第一端和第二端，所述两段以端对端构造布置，使得第一陶瓷管段的第二端与第二管段的第一端彼此面对。陶瓷接合部件用于将第一管段和第二管段结合在一起，经设置以便与第一管段的第二端和第二管段的第一端烧结结合。陶瓷接合部件可在管段上彼此相接的部位处外接环绕第一管段和第二管段。值得注意的是，管段利用接合部件形成密封，该密封的剪切强度不低于约25MPa、不低于约40MPa、不低于约50MPa、不低于约75MPa、不低于约100MPa、不低于约100MPa、不低于约120MPa、不低于约140MPa、不低于约170MPa或不低于约200MPa。在一个实施方案中，管与基底部件之间的界面表现出不大于约1000MPa、例如不大于约700MPa、不大于约500MPa或不大于约300MPa的剪切强度。

如本文所用，所提及的为特定剪切强度值的剪切强度通过在负载下测试标准尺寸样品测得。具体而言，所述剪切强度通过如下制备及测试标准样品测得。样品由长度各自为76.2mm的陶瓷管和陶瓷环制得。陶瓷管具有14mm的外径(OD_t)和11mm的内径(ID_t)。陶瓷环具有20mm的外径(OD_r)和14mm的内径(ID_r)。陶瓷环环绕陶瓷管放置，以使各自的端部齐平，然后使管-环组件共烧结。冷却之后，从烧结组件上切下横截面中段并将厚度磨至3mm的最终厚度(t)。所述中段包括从陶瓷管上切下的内环和从陶瓷环上切下的外环。内环与外环之间的接触面积代表总结合面积(A_b)，并根据下式计算：

A_b＝π·OD_t·t (式I)

在室温下使用Instron8562采用100kN的载荷传感器(load cell)以0.05mm/min的速度，由此对内环和外环分别施加大小相等但方向相反的力，对中段样品的剪切强度进行测试。将所施加的力逐渐增大直至环断开。使环断开所需的力(F)以牛顿为单位测量。根据下式得到剪切强度值：

τ＝F·A_b·10⁶ (式II)

应当理解的是，如本文所述的陶瓷制品可具有各种尺度和整体尺寸，但剪切强度值基于如上所述标准化几何和测试方法。因而，验证具有大于或小于上述标准化样品的不同尺度样品的剪切强度需要在与所述具有不同尺度的样品在组成和加工条件一致的情况下制造标准化样品。

陶瓷管段可通过各种技术成型，例如模塑成型、注浆成型、机加工成型、等静压成型、挤出成型和其它成型技术。然而，本发明的实施方案具体而言涉及大型管，通常外径大于7-9英寸且长度为约0.5-3米及以上。因而，挤出管往往不切实际，各种成型技术具有其应用限制。因此，各实施方案通过等静压成型。实际上，加长管结构可具有不低于10∶1，例如不低于约20∶1、例如不低于约30∶1或不低于约40∶1的定义为长度(L)与外径(OD)之比的长宽比。由于相对于直径这些管的长度存在极限，因而大多数实施方案不会超过300∶1的长宽比。

根据具体实施方案，第一管段的第二端与第二陶瓷管段的第一端邻接接触。端面可具有各种构造，包括简单平面结构，还包括邻接接触时“锁定”在一起的互补结构。这种锁定关系或互连关系的一种实例是采用搭接，其中如横截面图所示相对面具有互补的L形外部轮廓，使得所述相对面彼此互锁。在平面端面情况下，所述平面端面可在垂直于管段纵向通道的平面上取向，或可选择地相对所述通道以小于90°的某个锐角斜角取向，类似诸如羽毛笔或皮下注射器针头的斜切管结构。在这种情况下，设置管段方向使得斜角面彼此互补。

如以上简述，陶瓷管段可由陶瓷材料形成，特别是氮化硅。另外，接合部件可由陶瓷材料形成，特别是碳化硅。陶瓷管段和接合部件可包含碳化硅，在某些实施方案中主要包含碳化硅，使得碳化硅为管的主要组成物质，通常高于至少约70wt％，例如高于至少约80wt％或高于至少约90wt％。在另一个实施方案中，管可包含量为高于至少约91wt％、例如高于至少约99.85wt％的碳化硅。

根据某些实施方案，使用一种特定形式的碳化硅，即引入本文作为参考的美国专利第4,179,299号中所述的以商标为人所知的碳化硅(由Saint-GobainAdvanced Ceramics Corporation，Worcester，Massachusetts，USA制造)。适宜的碳化硅通常包含：量为高于至少约91wt％、例如高于至少约99.85wt％的碳化硅；至多约5.0wt％的碳化有机物；至少约0.15wt％至不高于约3.0wt％的硼；和至多约1.0wt％另外的碳。“碳化有机物”为单体碳或在形成陶瓷管的过程中用作原料的有机物碳化原位产生的未结合碳。可用于形成陶瓷管的碳化有机物包括但不限于酚醛树脂、煤焦油沥青、聚亚苯基或聚甲基亚苯基。

根据一个实施方案，碳化硅烧结陶瓷体的特征可在于主要为等轴的微结构，这意味着存在长宽比小于3∶1的晶粒(即晶体微结构的晶粒最大尺度与晶体微结构的晶粒最小尺度之比小于3∶1)。另外，碳化硅包含至少约95wt％、例如至少约99wt％的α-相非立方晶态碳化硅。

根据一个实施方案，碳化硅的密度为至少约2.40g/cm³，例如至少约2.90g/cm³或至少约3.05g/cm³。

根据某些实施方案，第一管段和第二管段以及接合部件均同轴。另外，接合部件可呈各种外轮廓中的任一种，但通常期望接合部件具有与第一管段第二端和第二管段第一端的外轮廓匹配的内轮廓。所述管段的内轮廓通常为圆柱形，具有大体为圆形的横截面形状。外轮廓可不同，但为了便于制造以及可预测的收缩率，接合部件的外轮廓也可为圆柱形。根据一个实施方案的一项具体特征，接合部件和与其结合的各管段之间的内面形成密封，所述密封的特征在于其剪切强度不低于约25MPa、不低于约40MPa、不低于约50MPa、不低于约75MPa、不低于约100MPa、不低于约100MPa、不低于约120MPa、不低于约140MPa、不低于约170MPa或不低于约200MPa。在一个实施方案中，管与基底部件之间的界面表现出不高于约1000MPa、例如不高于约700MPa、不高于约500MPa或不高于约300MPa的剪切强度。

按照氮密封性测试确定氮密封性，其中以给定的初始正压将氮施加于密封的界面，通过压力计测量压力损失。因而，氮密封性为在200psi的外加表压下历经2小时的时间段在密封界面上出现的压降百分比。本文的实施方案达到不大于200PSI(表压)初始压差的10％、9％、8％、7％、6％、5％、4％、3％、2％、1.9％、1.8％、1.7％、1.6％、1.5％、1.4％、1.3％、1.2％、1.1％、1.0％、0.9％、0.8％、0.7％、0.6％、0.5％、0.4％、0.3％、0.2％或0.1％的氮密封性。

按照氦密封性测试确定氦密封性，其中以给定的初始正压将氦施加于密封的界面处并通过压力表测量压力损失。如果历经2小时的时间段在密封界面上出现的压降不大于87PSI(表压)初始压差、约200psi(约13.8bar)初始压差或约6barg(bar表)初始压差的10％、9％、8％、7％、6％、5％、4％、3％、2％、1.9％、1.8％、1.7％、1.6％、1.5％、1.4％、1.3％、1.2％、1.1％、1.0％、0.9％、0.8％、0.7％、0.6％、0.5％、0.4％、0.3％、0.2％或0.1％，则达到氦密封性。

按照真空密封性测试确定真空密封性。在真空密封性测试中，将真空施加于密封。然后，管内的氮气气压从1ATM(760托)降至10托的压力，从而具有750托的压差。如果历经2小时的时间段在密封界面上出现的管内增压不高于所述压差(750托)的10％、9％、8％、7％、6％、5％、4％、3％、2％、1.9％、1.8％、1.7％、1.6％、1.5％、1.4％、1.3％、1.2％、1.1％、1.0％、0.9％、0.8％、0.7％、0.6％、0.5％、0.4％、0.3％、0.2％或0.1％，则达到真空密封性。

在各密封性测试中，结合或界面经受上述压差。根据部件的几何形状，内部空间加压或减压，并且将孔洞堵塞。在外部密封的情况下，例如在管上的法兰的情况下，设置端盖以覆盖法兰和管的开孔，所述端盖偏离孔以允许径向延伸直至结合区域的流体连通(并从而造成压力/真空)。盖/塞可具有各种几何形状以配合经受测试的部件，并可使用真空润滑油密封以保证压力密封的气密密封。

如本文所述的烧结陶瓷制品可通过多步烧结法形成。例如，通过任意一种合适的成型方法，例如模塑、注浆、等静压、机加工，特别是挤出，来形成陶瓷管生坯。如本领域通常所知，陶瓷管生坯一般包含混有各种加工助剂和粘结剂的水或有机液相。关于组成细节的更多信息，可参考引入本文作为参考的美国专利第4,179,299号。

根据本文实施方案的加长管结构可通过各种方法形成。根据一个实施方案，提供各自具有第一端和第二端的第一管段和第二管段。第一管段和第二管段各自在高于2000℃如高于2050℃但通常2400℃以下、如2300℃以下、如2250℃以下的温度下预烧结。在碳化硅的情况下烧结陶瓷管生坯的合适目标范围可落于2100-2200℃范围内。烧结时间可不同并主要取决于管的热质。然而，通常烧结时间范围为15分钟至10小时，例如不短于约30分钟，例如不短于约1小时，例如不短于约1.5小时。尽管大型高质管可能需要延长的烧结时间，但通常烧结时间不超过30小时，例如不长于20小时，例如不长于10小时。

在烧结步骤完成之后，至少对烧结管外表面的一部分进行表面清洁。通常，至少对管将接触基底部件的部分进行表面清洁。就此方面而言，已发现管的外表面可能携带污染物，例如烧结工艺过程中沉积的污染物，或烧结工艺产生的污染物并改变管的结晶及组成结构。例如，组成中的粘结剂可能烧尽，在管的外表面上留下含碳残余物。这种通常为单体碳形式的含碳残余物可对管与基底部件之间的结合质量造成不良影响，从而阻碍气密密封。

提供未烧结或部分烧结的陶瓷接合部件，继续进行形成加长陶瓷管结构的工艺。设置该陶瓷接合部件以便置于第一管段和第二管段之上或外接环绕第一管段和第二管段，具体而言是在第一管段的第二端和第二管段的第一端处，更具体而言是在第一管段和第二管段之上两者彼此接触的部位处。随后，使第一管段和第二管段以及经设置的接合部件的装配体(arrangement)进行烧结步骤，在此步骤过程中接合部件收缩达到其最终尺寸。

此外，在预烧结步骤之前，可对各陶瓷管段进行机加工操作。换言之，该机加工步骤在生坯状态下进行，在生坯状态下管处于比烧结状态更易去除材料的状态。机加工可有效减少甚或完全去除管生坯的尺度或表面不规则之处。例如，在挤出情况下，管生坯可能具有部分延伸或沿管整个长度完全延伸的特征刻痕线。这些刻痕线可能妨碍强界面烧结结合以及气密密封的形成。在其它成型方法情况下，可能仍需要机加工。例如，在等静压或模塑情况下，可能在管生坯上留下特征瑕疵，例如喷溅(flashing)。

根据一个实施方案，可通过碳化硅烧结陶瓷体从生坯状态到完全烧结状态的收缩量表征该陶瓷体。例如，根据一个实施方案，碳化硅陶瓷体生坯在完全烧结时可从其原始尺寸收缩大于约10％、大于约12％、大于约15％、大于约17％，小于约25％、小于约20％、小于约17％、小于约15％。在一个具体实施方案中，碳化硅陶瓷体生坯在完全烧结时可从其原始尺寸收缩接近17％。当组合预烧结第一部件例如管与第二部件生坯例如外接环绕预烧结第一部件的未烧结或未完全烧结接合部件时，可如下表示收缩率关系和过盈结合量。

ID_c，FS＝OD_p-Δ，其中

ID_c，FS为完全烧结接合部件的内径(ID)，OD_t为预烧结管的外径(OD)，Δ为过盈量(接合部件尺寸不足量)。例如，预烧结管具有2.0”的结合表面或外径(即OD_t＝2.0)。第二部件例如接合部件5％的过盈结合(即Δ＝5％)要求完全烧结接合部件ID(ID_c，FS)为小于OD_t0.10”(即2.0×5％＝0.10)或为1.90”(即ID_c，FS＝OD_t-Δ或1.90”＝2.0”-0.10”)。因而，为使预烧结管上的完全烧结接合部件达到5％的过盈，要使接合部件生坯具有1.90”的理论完全烧结内径(在其单独烧结的情况下)。

此外，可如下表示第二部件生坯(即未烧结接合部件)的ID。

ID_c，FS/(1-R_s)＝ID_c，其中

ID_c为第二部件生坯或未烧结接合部件的内径，R_s为第二部件的收缩率(以小数表示)。因而，根据以上实例，并假定第二部件的收缩率为17.0％，接合部件生坯的内径(ID_c)可按照1.9÷(1-.170)＝2.289”计算得到。

转而论述具体实施方案，加长管结构第一实施方案如图1和图2所示。图1是包含3段的加长管段的横截面图，而图2以平面图形式示出了相同的结构。所述加长管段包括第一管段14、第二管段12和第三管段10，各段以端对端关系布置。如图1具体所示，第一管段14包括第一端15和第二端16。第二管段12包括第一端18。此外，第一接合部件和第二接合部件22、20分别示出并置于第一部件14的第二端16与第二部件12的第一端18之间的界面周围。

图3和图4示出了相邻管段端面的不同几何构型。图3示例了具有第一管段30、第二管段35的简化结构，第一管段30具有平面端面31，第二管段35具有平面端面36。

图4示例了何种结构可称作相邻管段之间的“搭接”配合结构，其包括具有L形端面41的第一管段40和具有L形端面46的第二管段45。如图所示，L形结构相对彼此反转以致本质上互补，实现“锁定”构型。

图5是显示预烧结碳化硅管50和基底部件例如接合部件52之间界面结合的SEM横截面图。部件50和52之间是为它们之间提供气密密封的界面54。界面54还可定义为烧结结合或者过盈结合或配合。尽管在该附图中界面可易于看到，但应当指出的是无色或白色图景使界面的部分不明显。这些区域表示界面上出现晶粒生长的区域(即结晶晶粒延伸穿过并跨越界面，从而发挥强化和提高界面上气密密封的作用)。换言之，由两个部件各自的晶体形成的晶粒联接并生长或延伸以致跨越界面，从而在界面上形成强化学或结晶学结合。因而，所述结合比通常的摩擦配合直接结合结构更复杂，但同时包括力学和结晶学要素以改善界面的坚固性。

以下实施例包括对具有碳化硅部件的制品实施方案的氦压测试，所述碳化硅部件包括根据上述实施方案的烧结结合或过盈结合。所测试的实施方案一般包括法兰、盖体或其它部件烧结于其上的预烧结管。尽管所测试的制品和部件可能在一些方面与本文所述有所不同，但以下实施例中所测试的密封结构(例如过盈结合、烧结结合)与本文所述的密封结构实施方案相似或相同，因而结果与所述实施方案的性能相关。

实施例1

成型若干陶瓷制品，以包括如下陶瓷管与陶瓷法兰之间的过盈结合。按照上述方法制造14mm OD陶瓷管。封盖管的一端，按照上述方法对管和盖进行预烧结以提供具有封闭端和开放端的预烧结管。按照上述方法制造若干陶瓷法兰生坯以安装在预烧结管的开放端之上。陶瓷法兰生坯经设计具有比14mm管(例如过盈)的OD小约0％至约15％的完全烧结ID。陶瓷法兰生坯设置于预烧结管的开口端并与预烧结管共烧结，以按照上述方法提供过盈结合。

陶瓷制品成型之后，通过在过盈结合的一侧提供200psi(约13.8bar)的氦气(He)对其进行压力测试，以确定各陶瓷制品的过盈结合的整体性。图9示出了大多数未能保持压力的具有法兰的陶瓷制品样品，所述法兰经设计具有约0％至约5％的完全烧结ID。图9还示出了大多数成功保持压力的具有法兰的陶瓷制品样品，所述法兰经设计具有约5％至约15％的完全烧结ID。具体而言，图9旨在示意成功保持压力的阈值为约5％。

实施例2

按照上述方法制造并预烧结具有100mm OD管的陶瓷制品，并安装经设计完全烧结ID比预烧结管小3％的法兰生坯。按照上述方法，使管和法兰共烧结以形成具有过盈结合的陶瓷制品，于20℃下对过盈结合的一侧使用6barg(bar表)的氦气对压力进行测试，以确定陶瓷制品过盈结合的整体性。该陶瓷制品历经12小时损失约0.2bar。

实施例3

按照上述方法制造并预烧结三个具有35mm OD管的陶瓷制品，并各自安装法兰生坯，随后按照上述方法共烧结以形成具有过盈结合的陶瓷制品。第一个陶瓷制品包括经设计完全烧结ID比预烧结管小3％的法兰，第二个陶瓷制品包括经设计完全烧结ID比预烧结管小5％的法兰，第三个陶瓷制品包括经设计完全烧结ID比预烧结管小11％的法兰。三个陶瓷制品经受五次自20℃至1000℃的热循环，使用6barg的氦气对过盈结合的一侧施压，以确定各陶瓷制品过盈结合的整体性。每次热循环重复均在20℃和1000℃下获取各陶瓷制品的压力读数。20℃的读数结果示于图10，1000℃的结果示于图11，其中样品“A”为3％样品并以三角表示，样品“B”为5％样品并以菱形表示，样品“C”为11％样品并以方形表示。

如图10所示，样品A和B在20℃下损失小于0.1(-0.1)bar/H。20℃下样品A的平均压力损失小于约0.03bar/H，20℃下样品B的平均压力损失小于约0.01bar/H。图10还示出了在每次热循环于20℃下获取读数的情况下压力损失逐渐增大。样品C读数显示连续压力损失的原因不明，这与对该样品的预期相反。

转向图11，样品A(3％样品)实际上在每次热循环于1000℃下获取读数的情况下表现出压力升高。1000℃下样品A压力升高的原因不明。于1000℃下获取时样品A的平均增压为约0.06bar/H。在图11中，样品B(5％样品)表现出小于0.2(-0.2)bar/H的压力损失。于1000℃下获取时样品B的平均压力损失小于约0.03bar/H。图11还示出了样品C(11％样品)每次热循环压力损失连续增加，与图10的数据一致。图10和图11的热循环压力读数结果旨在表明样品B(5％样品)与样品A或C相比提供更紧密的过盈结合。

实施例4

按照以上实施例3中的样品B(5％样品)制造陶瓷制品，通过使用2barg的氦气对陶瓷制品过盈结合的一侧施压并同时加热陶瓷制品直至1000℃，来测试中间温度下的压力损失。如图12所示，在约100℃至约900℃之间的热循环过程中在若干温度下进行频繁测量。同样如图12所示，管内压力(以barg测量)在整个热循环过程中保持在约2barg至2.5barg之间。该实施例的结果表明整个热循环过程中过盈结合的紧密度几乎没有损失或下降，还表明，由于第二部件(盖、法兰等)与管具有相同或近乎相同的热膨胀系数(CTE)，因而两种部件良好地结合。还应当指出的是，尽管未在附图中示出，但已知若干样品在高于约1000℃、高于约1300℃、甚至高于2000℃下使用并随后在1000℃下或1000℃以下进行测试时没有可测得的压力损失增加。

实施例5

按照以上实施例3制造三个陶瓷制品(样品A、B和C)，并在各样品过盈结合的一侧提供6barg氦气的同时进行五次自20℃至100℃的热循环重复测试。结果示于图13和图14。如图13所示，样品A(3％样品)在20℃下具有约0.05bar/H的平均压力损失，样品B(5％样品)在20℃下具有约0.03bar/h的平均压力损失，样品C(11％样品)具有约0.13bar/H的平均压力损失。图14表明样品B往往在1000℃下产生压力增大。样品B在1000℃下管内压力增大的原因不明。然而，图13和图14看似表明与其它样品相比样品B提供最紧密的过盈结合，因而在热循环时提供更高的压力保持度。

实施例6

按照以上实施例3制造三个陶瓷制品(样品A、B和C)，并于1000℃下在各样品过盈结合的一侧使用6barg的氦气进行长时间(约72-80小时)的压力测试。长时间压力测试的结果示于图15。如图15所示，样品B(5％样品)在长时间测试结束、在近72小时时损失全部压力。所述结果异常，据信样品B未完全达到气密密封。

Claims

1.一种加长管结构，其包括：

具有第一端和第二端的第一陶瓷管段，具有第一端和第二端的第二陶瓷管段，所述第一陶瓷管段的第二端布置为面向所述第二陶瓷管段的第一端，所述第一陶瓷管段和第二陶瓷管段各自具有内径和外径；

陶瓷接合部件，所述陶瓷接合部件直接烧结结合至所述第一管段的第二端并且直接烧结结合至所述第二管段的第一端，使得所述第一管段和第二管段布置为端对端以形成连续管结构，其中

所述陶瓷管段各自与所述接合部件形成密封，其中所述密封具有至少一种选自以下的性能特征：

i)剪切强度不低于25MPa；

ii)氮密封性不高于10％；

iii)氦密封性不高于10％；

iv)真空密封性不高于10％。

2.根据权利要求1所述的加长管结构，其中至少一个所述陶瓷管段包括等静压管段。

3.根据权利要求1所述的加长管结构，其中所述第一陶瓷管段的第二端与所述第二陶瓷管段的第一端邻接接触。

4.根据权利要求1所述的加长管结构，其中所述第一管段的第二端具有端面，所述第二陶瓷管结构的第一端具有端面，并且其中所述端面具有互补结构。

5.根据权利要求4所述的加长管结构，其中所述端面为平面的。

6.根据权利要求4所述的加长管结构，其中所述端面位于与所述第一陶瓷管段或第二陶瓷管段的纵轴垂直的平面中。

7.根据权利要求4所述的加长管结构，其中所述端面非平面的。

8.根据权利要求7所述的加长管结构，其中所述第一管段的端面具有L形轮廓，所述第二管段的端面具有L形轮廓，并且其中所述第一管段和第二管段的L形轮廓彼此互补。

9.根据权利要求1所述的加长管结构，其中所述加长管结构具有外径(OD)和长度(L)，长宽比L:OD不小于10:1且不大于300:1。

10.根据权利要求1所述的加长管结构，其中所述第一陶瓷管段、所述第二陶瓷管段、所述接合部件或它们的任意组合包含碳化硅。

11.根据权利要求10所述的加长管结构，其中所述第一陶瓷管段、所述第二陶瓷管段、所述接合部件各自包含碳化硅。

12.根据权利要求11所述的加长管结构，其中所述碳化硅包含含量为至少91wt％至不高于99.85wt％的碳化硅，其中所述碳化硅的至少95wt％为α相。

13.根据权利要求12所述的加长管结构，其中所述碳化硅还包含：

量为不高于5.0wt％的碳化有机物；

量为至少0.15wt％至不高于3.0wt％的硼；

量为不高于1.0wt％的另外的碳；和

主要为等轴的微结构。

14.根据权利要求1所述的加长管结构，其中所述第一管段、所述第二管段和所述接合部件共轴。

15.根据权利要求1所述的加长管结构，其中所述接合部件包括圆柱体。

16.根据权利要求1所述的加长管结构，其中

所述第一管段和所述接合部件各自的结晶晶粒延伸穿过并跨越所述第一管段和所述接合部件之间的烧结结合界面，并且其中

所述第二管段和所述接合部件各自的结晶晶粒延伸穿过并跨越所述第一管段和所述接合部件之间的烧结结合界面。

17.根据权利要求1所述的加长管结构，其中至少一个所述密封具有不小于40MPa的剪切强度。

18.根据权利要求1所述的加长管结构，其中所述密封为气密密封。

19.根据权利要求1所述的加长管结构，其中所述密封具有不大于9％的密封性。

20.根据权利要求19所述的加长管结构，其中所述密封具有选自氮密封性、氦密封性和真空密封性的密封性。

21.一种加长陶瓷管结构的形成方法，所述方法包括：

提供具有第一端和第二端的第一陶瓷管段；

提供具有第一端和第二端的第二陶瓷管段；

预烧结所述第一陶瓷管段和第二陶瓷管段；

表面清洁各管段的外表面；

提供未烧结或部分烧结的陶瓷接合部件；

布置所述第一管段和第二管段及所述接合部件，使得所述第一陶瓷管段的第二端面向所述第二陶瓷管段的第一端，所述接合部件置于所述第一管段的第二端和所述第二管段的第一端之上；和

共烧结所述第一管段和第二管段及所述接合部件，以在所述接合部件与所述第一管段和第二管段各自之间形成密封。

22.根据权利要求21所述的方法，其还包括：

形成所述第一管段和所述接合部件各自的结晶晶粒，使得所述结晶晶粒延伸穿过并跨越由所述第一管段与所述接合部件之间的密封限定的界面，和

形成所述第二管段和所述接合部件各自的结晶晶粒，使得所述结晶晶粒延伸穿过并跨越由所述第一管段与所述接合部件之间的密封限定的界面。

23.根据权利要求21所述的方法，其还包括通过等静压成型至少一个所述管段。

24.根据权利要求21所述的方法，其中所述第一陶瓷管段的第二端与所述第二陶瓷管段的第一端邻接接触。

25.根据权利要求21所述的方法，其中所述第一管段的第二端具有端面，所述第二陶瓷管结构的第一端具有端面，其中所述端面具有互补结构。

26.根据权利要求25所述的方法，其中所述端面为平面的。

27.根据权利要求25所述的方法，其中所述端面限定在垂直于所述第一陶瓷管段或所述第二陶瓷管段的纵轴的平面中。

28.根据权利要求25所述的方法，其中所述端面非平面的。

29.根据权利要求28所述的方法，其中所述第一管段的端面具有L形轮廓，所述第二管段的端面具有L形轮廓，并且其中所述第一管段和第二管段的L形轮廓彼此互补。

30.根据权利要求21所述的方法，其中所述加长管结构具有外径(OD)和长度(L)，长宽比L:OD不小于10:1且不大于300:1。

31.根据权利要求21所述的方法，其中所述第一陶瓷管段、所述第二陶瓷管段、所述接合部件或它们的任意组合包含碳化硅。

32.根据权利要求31所述的方法，其中所述碳化硅包含：

含量为至少91wt％至不高于99.85wt％的碳化硅，其中所述碳化硅的至少95wt％为α相。

33.根据权利要求32所述的方法，其中所述碳化硅包含：

量为不高于5.0wt％的碳化有机物；

量为至少0.15wt％至不高于3.0wt％的硼；和

量为不高于1.0wt％的另外的碳；且

主要为等轴的微结构。

34.根据权利要求21所述的方法，其中所述第一管段、所述第二管段和所述接合部件共轴。

35.根据权利要求21所述的方法，其中所述接合部件包括圆柱体。

36.根据权利要求21所述的方法，其中至少一种所述密封具有不小于40MPa的剪切强度。

37.根据权利要求21所述的方法，其中至少一种所述密封为气密密封。

38.根据权利要求37所述的方法，其中至少一种所述气密密封具有不大于9％的密封性。

39.根据权利要求22所述的方法，其中所述界面具有选自氮密封性、氦密封性和真空密封性的密封性。

40.根据权利要求21所述的方法，其中所述表面清洁包括机械打磨。

41.根据权利要求40所述的方法，其中机械打磨选自磨光、研磨或抛光并使用无研磨颗粒研磨剂、涂布研磨剂或粘合研磨剂。

42.根据权利要求41所述的方法，其中机械打磨使用碳化硅研磨剂或超硬研磨剂进行。

43.根据权利要求42所述的方法，其中机械打磨使用选自立方氮化硼或金刚石的超硬研磨剂进行。

44.根据权利要求40所述的方法，其中表面清洁有效去除表面污染物。

45.根据权利要求44所述的方法，其中所述表面污染物包括单体碳。

46.根据权利要求1所述的加长管结构，其中在所述第一管段和所述接合部件之间的烧结结合界面包含过盈结合。