CN110220380A - 一种实验室用高通量真空热处理炉 - Google Patents

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夏明许
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Abstract

本发明公开了一种实验室用高通量真空热处理炉，包括分别安装在安装平台上的真空热处理炉和用于控制加热温度的控制面板，其中，真空热处理炉包括与真孔接头连通的炉膛，炉膛底部通过炉膛底板安装在安装平台上，且其上方固定安装有炉膛顶板；炉膛从上到下方向设有至少三个加热区，每个加热区分别设有加热器，位于底部的加热区设有底部冷却台，底部冷却台连通用于输送冷却介质的冷却进出管道；加热区均对应设有测温热电偶，同时每个加热区外周填充有保温材料；在加热区内部形成的空间内设置坩埚；本发明可以在一次实验中获得多个热处理工艺参数的样品，可以极大地帮助材料工作者提高实验效率，缩短实验周期，从而加快新材料的研发节奏。

Description

一种实验室用高通量真空热处理炉
技术领域
本发明属于金属材料热处理设备技术领域，具体涉及了一种实验室用高通量真空热处理炉。
背景技术
热处理是指将材料加热到预设温度，保温一定时间后，以预设的速率冷却到室温的一种热加工工艺。热处理是材料研发和制备过程中必不可少的一个环节，通过热处理可以改变材料的内部组织结构，从而改善其工艺性能和使用性能，充分挖掘材料的潜力，延长零件的使用寿命。传统的材料研发多采用“试错法“，实验量巨大，研发周期长，研发效率低。研究者首先根据已有的理论和经验，对新材料的显微组织提出预测，接着利用预设的热处理参数对材料进行处理，然后根据材料的显微组织和力学性能对预设的热处理工艺参数进行优化，再使用一批新样品进行热处理和表征，经过多次循环得到满足要求的热处理工艺和材料。
高通量实验即在短时间内完成大量样品的制备和表征，其核心思想是以量变引起质变，将传统实验中采用的顺序迭代方法转变为高通量实验的并行处理方法，从而有效地提高材料研发效率，大大地缩短研发周期，从而逐步推荐材料“按需设计“的终极目标。公开号为CN107502765A的中国发明专利利用微波能场加热，实现了一次性在相同温度场下快速制备多种组分的效尺寸块体组合材料。公开号为CN107723486A的中国发明专利通过对经过真空扩散焊的大块试样进行切割，烧结一次性制备了多个成分连续的样品。
申请人希望寻求一种实验室用的热处理技术来解决目前如上所述热处理存在的技术问题。
发明内容
有鉴于此，本发明的目的在于提供一种实验室用高通量真空热处理炉，可以在一次实验中获得多个热处理工艺参数的样品，可以极大地帮助材料工作者提高实验效率，缩短实验周期，从而加快新材料的研发节奏。
本发明采用的技术方案如下：
一种实验室用高通量真空热处理炉，包括分别安装在安装平台上的真空热处理炉和用于控制加热温度的控制面板，其中，所述真空热处理炉包括与真孔接头连通的炉膛，所述炉膛底部通过炉膛底板安装在所述安装平台上，且其上方固定安装有炉膛顶板；所述炉膛从上到下方向设有至少三个加热区，每个所述加热区分别设有加热器，所述位于底部的加热区设有底部冷却台，所述底部冷却台连通用于输送冷却介质的冷却进出管道；
所述加热区和底部冷却台均对应设有测温热电偶，同时每个所述加热区外周填充有保温材料；在所述加热区内部形成的空间内设置坩埚，所述坩埚底部与所述底部冷却台直接接触。
优选地，所述加热区分别与所述控制面板电控连接，且均采用PID方式进行独立控温。
优选地，所述坩埚采用陶瓷坩埚。
优选地，所述保温材料采用Al2O3陶瓷板。
优选地，所述冷却介质采用冷却油或冷却干燥气体。
优选地，所述加热器与所述测温热电偶在所述炉膛出口处采用真空陶瓷接线柱与外部线路电连接。
优选地，所述控制面板上设有电源开关、急停按钮和触摸屏。
优选地，所述安装平台包括用于安装所述真空热处理炉的真空热处理炉安装板和安装柜，所述安装柜底部设有安装平台支撑脚。
优选地，所述坩埚还设有坩埚加长筒。
本发明通过设置多个具有独立控温结构的加热区对位于坩埚内的样品加热，从而在样品内部创造出一个均匀梯度的温度场，进而实现了在一次热处理实验中获得某一个温度区间内多个连续的温度参数的热处理样品；因此本发明可以极大地帮助材料工作者提高实验效率，缩短实验周期，从而加快新材料的研发节奏。
附图说明
附图1是本发明具体实施方式下实验室用高通量真空热处理炉的结构示意图；
附图2是图1中真空热处理炉的内部结构示意图。
具体实施方式
本发明实施例公开了一种实验室用高通量真空热处理炉，包括分别安装在安装平台上的真空热处理炉和用于控制加热温度的控制面板，其中，真空热处理炉包括与真孔接头连通的炉膛，炉膛底部通过炉膛底板安装在安装平台上，且其上方固定安装有炉膛顶板；炉膛从上到下方向设有至少三个加热区，每个加热区分别设有加热器，位于底部的加热区设有底部冷却台，底部冷却台连通用于输送冷却介质的冷却进出管道；加热区和底部冷却台均对应设有测温热电偶，同时每个加热区外周填充有保温材料；在加热区内部形成的空间内设置坩埚，坩埚底部与底部冷却台直接接触。
本发明实施例通过设置多个具有独立控温结构的加热区对位于坩埚内的样品加热，从而在样品内部创造出一个均匀梯度的温度场，进而实现了在一次热处理实验中获得某一个温度区间内多个连续的温度参数的热处理样品；因此本发明实施例可以极大地帮助材料工作者提高实验效率，缩短实验周期，从而加快新材料的研发节奏。
为了使本技术领域的人员更好地理解本发明中的技术方案，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做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本发明保护的范围。
请参见图1所示的一种实验室用高通量真空热处理炉，包括分别安装在安装平台上的真空热处理炉1和用于控制加热温度的控制面板2，优选地，在本实施方式中，控制面板2上设有电源开关17、急停按钮18和触摸屏19；安装平台3包括用于安装真空热处理炉1的真空热处理炉安装板20和安装柜22，安装柜22底部设有安装平台支撑脚21；
其中，请进一步参见图2所示，真空热处理炉1包括与真孔接头24连通的炉膛15，炉膛15底部通过炉膛底板4安装在真空热处理炉安装板20上，且其上方固定安装有炉膛顶板5；炉膛15从上到下方向设有三个加热区，分别为上部加热区6、中部加热区7和下部加热区8，每个加热区分别设有加热器，下部加热区8设有底部冷却台12，底部冷却台12连通用于输送冷却介质的冷却进出管道23；上部加热区6、中部加热区7和下部加热区8均对应设有上部测温热电偶9、中部测温热电偶11、底部测温热电偶10，同时每个加热区外周填充有保温材料16；在上部加热区6、中部加热区7和下部加热区8内部形成的空间内设置坩埚13，坩埚13底部与底部冷却台12直接接触；优选地，在本实施方式中，坩埚13还设有坩埚加长筒14，用于提高坩埚13的有效长度，可以放置更多的样品量，进一步利于在位于坩埚13内的样品内部创造出一个均匀梯度的温度场，同时该结构利于坩埚的实际制造；
优选地，在本实施方式中，上部加热区6、中部加热区7和下部加热区8和底部冷却台12分别与控制面板2电控连接，且均采用PID方式进行独立控温；坩埚13采用陶瓷坩埚；保温材料16采用Al2O3陶瓷板；冷却介质采用冷却油或冷却干燥气体；上部加热区6、中部加热区7和下部加热区8的加热器与上部测温热电偶9、中部测温热电偶11、底部测温热电偶10在炉膛15出口处采用真空陶瓷接线柱17与外部线路电连接。
在本实施例工作时，在使用前首先接通电源，并将真空热处理炉1上的冷却管23和真空管道24与外部的冷却泵和真空系统连接，然后在触摸屏19上设定上部加热区6、中部加热区7和下部加热区8的加热温度，然后在坩埚13内装载样品，系统开始工作；坩埚13底部与底部冷却台直接接触，上部测温热电偶9和底部测温热电偶10分别用来测量样品顶部和样品底部的温度，中部测温热电偶11用来测量样品中部的温度；同时控制面板2利用PID方式分别对上部加热区6、中部加热区7和下部加热区8的加热器温度进行精确控温，从而保证样品上、中、下三个部位的温度准确并在样品的轴向产生一个梯度分布的温度场，使用者可通过设定上部加热区6、中部加热区7和下部加热区8的温度，从而对样品轴向的温度梯度进行调节。
对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。
此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。

Claims (9)

1.一种实验室用高通量真空热处理炉，其特征在于，包括分别安装在安装平台上的真空热处理炉和用于控制加热温度的控制面板，其中，所述真空热处理炉包括与真孔接头连通的炉膛，所述炉膛底部通过炉膛底板安装在所述安装平台上，且其上方固定安装有炉膛顶板；所述炉膛从上到下方向设有至少三个加热区，每个所述加热区分别设有加热器，所述位于底部的加热区设有底部冷却台，所述底部冷却台连通用于输送冷却介质的冷却进出管道；
所述加热区均对应设有测温热电偶，同时每个所述加热区外周填充有保温材料；在所述加热区内部形成的空间内设置坩埚，所述坩埚底部与所述底部冷却台直接接触。
2.如权利要求1所述的实验室用高通量真空热处理炉，其特征在于，所述加热区和底部冷却台分别与所述控制面板电控连接，且均采用PID方式进行独立控温。
3.如权利要求1所述的实验室用高通量真空热处理炉，其特征在于，所述坩埚采用陶瓷坩埚。
4.如权利要求1所述的实验室用高通量真空热处理炉，其特征在于，所述保温材料采用Al2O3陶瓷板。
5.如权利要求1所述的实验室用高通量真空热处理炉，其特征在于，所述冷却介质采用冷却油或冷却干燥气体。
6.如权利要求1所述的实验室用高通量真空热处理炉，其特征在于，所述加热器与所述测温热电偶在所述炉膛出口处采用真空陶瓷接线柱与外部线路电连接。
7.如权利要求1所述的实验室用高通量真空热处理炉，其特征在于，所述控制面板上设有电源开关、急停按钮和触摸屏。
8.如权利要求1所述的实验室用高通量真空热处理炉，其特征在于，所述安装平台包括用于安装所述真空热处理炉的真空热处理炉安装板和安装柜，所述安装柜底部设有安装平台支撑脚。
9.如权利要求1所述的实验室用高通量真空热处理炉，其特征在于，所述坩埚还设有坩埚加长筒。
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