專利名稱：一種用于高溫材料的非接觸式加熱的方法和裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于高溫材料技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種研究高溫材料的高溫抗氧化性能所需的方法和裝置，特別是對(duì)可導(dǎo)電的高溫材料的非接觸式的加熱方法和裝置。
背景技術(shù)：
隨著航空、原子能、冶煉等新技術(shù)的快速發(fā)展，一些應(yīng)用背景下的高溫材料結(jié)構(gòu)的使用條件越來越苛刻，如用于高超聲速飛行的結(jié)構(gòu)部件，要求材料具有良好的高溫性能以適應(yīng)苛刻的作業(yè)環(huán)境，如抗熱沖擊、高溫強(qiáng)度、耐腐蝕性、抗氧化性等，如何提高材料的高溫抗氧化性是目前人們關(guān)注的主要問題。目前，考核和研究高溫結(jié)構(gòu)材料高溫抗氧化性能的設(shè)備，主要是高溫氧化爐或氧乙炔焰，高溫氧化爐通常溫度在1400°C左右，其氧化氣氛的壓力不能調(diào)節(jié)，氧乙炔焰能產(chǎn)生 1200 ^(KTC的高溫，但溫度很難調(diào)節(jié)，誤差在100 300°C，這使得考核和研究材料高溫抗氧化性能的結(jié)果存在較大的偏差。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的，是提供一種對(duì)具有良好導(dǎo)電性能的高溫材料的非接觸式加熱方法和裝置，實(shí)現(xiàn)快速加熱并準(zhǔn)確控制溫度，以提高對(duì)材料的高溫氧化和熱沖擊性能評(píng)價(jià)的可靠性。本發(fā)明的目的是通過以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的.一種用于高溫材料的非接觸式加熱的方法，是通過對(duì)可導(dǎo)電的高溫材料施加快速交變磁場(chǎng)使材料升溫，其特征在于，將被加熱材料放在用密封件密封的石英管內(nèi)，石英管內(nèi)設(shè)有支架，被加熱材料放在支架上，支架與石英管的密封件相連接；在石英管外環(huán)繞銅管制成的線圈，銅管內(nèi)通有循環(huán)冷卻水，用高頻振蕩磁場(chǎng)發(fā)生器通過線圈對(duì)材料施加快速交變磁場(chǎng)，使材料升溫；用非接觸式高溫溫度計(jì)透過裝在石英管密封件上的高透光石英板測(cè)量被加熱材料的溫度，采用計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)采集和控制系統(tǒng)，根據(jù)溫度信號(hào)調(diào)節(jié)高頻振蕩磁場(chǎng)發(fā)生器的輸入功率，使材料達(dá)到設(shè)定溫度；通過與石英管兩端的密封件相連接的進(jìn)氣和壓力控制系統(tǒng)調(diào)節(jié)石英管內(nèi)的氣體和氣壓。本發(fā)明利用可導(dǎo)電材料的特性，通過對(duì)材料施加快速交變磁場(chǎng)，使材料內(nèi)部快速產(chǎn)生超強(qiáng)渦流，材料在渦流的作用下迅速升溫，石英管的尺寸可以為長300 500mm、外徑40 50mm;銅管制成的線圈參數(shù)可以為匝數(shù)3 10圈、線圈內(nèi)徑60 70mm、銅管內(nèi)徑3 8mm、外徑5 15mm，最佳參數(shù)為線圈匝數(shù)4 6圈、線圈內(nèi)徑62 65mm、銅管內(nèi)徑 6 8mm、外徑8 IOmm ；高頻振蕩磁場(chǎng)發(fā)生器可以采用380V、50 60Hz三相交流電源，參數(shù)為輸入功率30 80kW、振蕩頻率15 35kHz，最佳參數(shù)為輸入功率40 70kW、振蕩頻率 25 30kHz ο考慮到有些材料熱疲勞性能實(shí)驗(yàn)需要隔絕空氣，有些高溫氧化性能實(shí)驗(yàn)需要調(diào)節(jié)氧化氣氛，而有些模仿飛行器的大氣環(huán)境實(shí)驗(yàn)需要含氧氣、氮?dú)?、水蒸氣，氣壓也受高度、飛行速度的影響而變化，因此高溫材料加熱實(shí)驗(yàn)時(shí)，石英管采用密封件封閉，且與進(jìn)氣和壓力控制系統(tǒng)相連接，以實(shí)現(xiàn)對(duì)氣壓和氣體的調(diào)節(jié)。實(shí)現(xiàn)本方法的裝置，包括石英管及其密封件、高頻振蕩磁場(chǎng)發(fā)生器、銅管制成的線圈、非接觸式高溫溫度計(jì)、計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)采集和控制系統(tǒng)、石英管的進(jìn)氣和壓力控制系統(tǒng)、銅管冷卻水循環(huán)系統(tǒng)；石英管長為300 500mm、外徑為40 50mm，石英管一個(gè)端口的密封件上裝有高透光石英板，另一端口的密封件上裝有放置被加熱材料的支架；銅管制成的線圈環(huán)繞在石英管外，匝數(shù)為3 10圈，線圈內(nèi)徑為60 70mm，銅管內(nèi)徑為3 8mm，外徑為 5 15mm，線圈的兩端與高頻振蕩磁場(chǎng)發(fā)生器的輸出端以及循環(huán)冷卻水裝置相連接；高頻振蕩磁場(chǎng)發(fā)生器采用380V、50 60Hz三相交流電源，輸入功率為30 80kW，振蕩頻率為 15 35kHz ；非接觸式高溫溫度計(jì)、高頻振蕩磁場(chǎng)發(fā)生器與計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)采集和控制系統(tǒng)相連接；石英管的進(jìn)氣和壓力控制系統(tǒng)包括與石英管兩端密封件相連接的進(jìn)氣管路和排氣管路、進(jìn)氣管路上的流量控制閥和流量表、排氣管路上的壓力控制閥和壓力表。為準(zhǔn)確調(diào)節(jié)石英管的流入氣體量和石英管內(nèi)的氣壓，可以在進(jìn)氣管路上安裝一個(gè)氣體流量控制室，流量控制室的入口和出口均安裝一個(gè)流量計(jì)，在排氣管路上安裝一個(gè)氣體壓力控制室，壓力控制室的入口和出口均安裝一個(gè)壓力表；流量控制室和壓力控制室的構(gòu)造相同，均為帶有入口和出口的密閉腔體，內(nèi)部裝有2 5層與氣體管路方向垂直的多孔板，用于穩(wěn)定氣體的流量和氣壓，控制室兩端分別裝有2 4個(gè)管徑不同的、各自帶有控制閥的入口管和出口管。 為準(zhǔn)確調(diào)節(jié)進(jìn)入石英管內(nèi)的氣體流量，氣體流量控制室的入口管可以比出口管細(xì)，流量控制室的入口管徑出口管徑=0.1 1 0.5 1 ；當(dāng)石英管內(nèi)實(shí)驗(yàn)所需的氣壓大于一個(gè)大氣壓時(shí)，壓力控制室的入口管徑出口管徑=0.1 1 1 1;當(dāng)石英管內(nèi)實(shí)驗(yàn)所需的氣壓小于或等于一個(gè)大氣壓時(shí)，壓力控制室的入口管徑出口管徑=1 1 10 1。石英管的密封件可以采用以下結(jié)構(gòu)在石英管端口處的外側(cè)套上環(huán)形橡膠墊 O)，在橡膠墊外緊卡上金屬環(huán)(3)，再將密封塞緊密安裝在金屬環(huán)上；其中一端密封件的密封塞(4)上裝有支架(9)和排氣孔，另一端密封件的金屬環(huán)上開有進(jìn)氣孔，與之相配的密封塞(5)為中空結(jié)構(gòu)，中空部分密封安裝有高透光石英板(7)。加熱材料時(shí)，取下石英管密封件，將被加熱材料放在支架上，再裝上密封件，調(diào)整非接觸式高溫溫度計(jì)的光路對(duì)準(zhǔn)被加熱材料中間位置，設(shè)置實(shí)驗(yàn)需要達(dá)到的最高溫度、加熱速率和保溫時(shí)間等參數(shù)，接通計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)采集和控制系統(tǒng)、高頻振蕩磁場(chǎng)發(fā)生器、進(jìn)氣和壓力控制系統(tǒng)，溫度信號(hào)被電腦自動(dòng)記錄，反饋給高頻振蕩磁場(chǎng)發(fā)生器，控制輸入功率。根據(jù)被加熱材料的設(shè)定溫度、體積，調(diào)整石英管尺寸、銅管線圈匝數(shù)等參數(shù)。高溫材料的輻射熱量與材料的體積成正比，材料體積越大、設(shè)定溫度越高，石英管的內(nèi)徑應(yīng)越大，以便有效降低處于高溫狀態(tài)的材料對(duì)石英管的輻射熱量；隨著材料體積和設(shè)定溫度的增大，可適當(dāng)增加線圈的匝數(shù)。石英管最大工作溫度是1500°C，如果材料體積較小，可以在石英管不超過工作溫度的情況下，把材料加熱到2000°C，持續(xù)30分鐘以上，這足夠研究任何一種高溫結(jié)構(gòu)材料的性能。本發(fā)明可用于評(píng)價(jià)高溫材料的高溫抗氧化性能的研究，能實(shí)現(xiàn)快速而準(zhǔn)確的加熱，升溫速度、加熱時(shí)間、溫度等都可以實(shí)現(xiàn)自動(dòng)調(diào)節(jié)，最大加熱速率是500°C /min，最高溫度可達(dá)到2000°C，與現(xiàn)有加熱方法相比，具有操作簡(jiǎn)單、加熱速度快、成本低、安全、溫度控制準(zhǔn)確、試件周圍氣氛可調(diào)等優(yōu)點(diǎn)。


附圖為本發(fā)明裝置示意圖。圖中1為石英管，2為環(huán)形橡膠墊，3為金屬環(huán)，4為帶有排氣孔的密封塞，5為中空密封塞，中空部分密封安裝有高透光石英板7，6為緊固螺桿，8為被加熱材料，9為支架，10 為銅管制成的線圈，內(nèi)有冷卻循環(huán)水，11為高頻振蕩磁場(chǎng)發(fā)生器，12為計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)采集和控制系統(tǒng)，13為非接觸式高溫溫度計(jì)，14為氣體流量控制室，其兩端裝有管徑不同的、各自帶有流量控制閥的入口管和出口管，15為氣體壓力控制室，其兩端裝有管徑不同的、各自帶有壓力控制閥的入口管和出口管，16為氣體流量表，17為氣體壓力表，18為流量控制閥，19 為壓力控制閥，20為多孔板。
具體實(shí)施例方式下面通過實(shí)施例對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步說明，被加熱材料不限于實(shí)施例所用材料。實(shí)施例1，用本發(fā)明方法和裝置加熱硼化鋯-碳化硅-石墨陶瓷基復(fù)合材料。石英管長500mm，管外徑為40mm，被加熱材料(試樣)尺寸為20 X 20 X 3mm，采用金剛石研磨膏將試樣表面打磨到光潔度達(dá)到1 μ m以內(nèi)。預(yù)計(jì)達(dá)到的技術(shù)指標(biāo)如下石英管內(nèi)氣體的壓力為50士 10 ，氣體流量為 100士 lOml/s，試樣表面溫度1500士30°C，保溫5分鐘。高頻振蕩磁場(chǎng)發(fā)生器電源為三相380V、50Hz，輸入功率為30kW，振蕩頻率為 15kHz，銅管制成的線圈匝數(shù)為3圈、線圈內(nèi)徑為60mm，銅管本身內(nèi)徑為3mm，外徑為5mm。加熱裝置如附圖所示，首先打開石英管1下端的密封塞4，將待測(cè)試樣8放在試樣支架9上；檢查并清潔高透光石英板7，然后用緊固螺桿6將密封塞4和中空密封塞5分別緊密固定在石英管兩端的金屬環(huán)3上，高透光石英板7密封安裝在中空密封塞5的中空部分；進(jìn)氣管路和排氣管路分別與上端金屬環(huán)3和下端密封塞4相連接，調(diào)整高溫溫度計(jì)13 的光路對(duì)準(zhǔn)試樣8的中心，打開計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)采集和控制系統(tǒng)12、高頻振蕩磁場(chǎng)發(fā)生器11，開通氣體流量控制室14和氣體壓力控制室15，接通銅管制成的線圈10內(nèi)的冷卻循環(huán)水裝置。預(yù)設(shè)升溫速度為100°C /min，升溫到1400°C后，升溫速率逐漸降低，直至達(dá)到最高溫度1500°C并保溫5分鐘。選擇氣體流量控制室14的入口管徑出口管徑=0.5 1，調(diào)節(jié)流量控制閥18，控制氣體流量為100士 lOml/s ；選擇氣體壓力控制室15的入口管徑出口管徑=10 1，調(diào)節(jié)壓力控制閥19，控制壓力為50士5Pa。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明試樣表面溫度為1500士 12°C，氣體流量為100士8ml/s，石英管內(nèi)的氣體壓力為50士6Pa，從這些結(jié)果看，設(shè)備具有較好的精度。特別是溫度的準(zhǔn)確性明顯高于溫差通常為士300°C的氧乙炔焰。實(shí)施例2，用本發(fā)明方法和裝置加熱硼化鋯-碳化硅-石墨陶瓷基復(fù)合材料。石英管長500mm，管外徑為50mm，被加熱材料尺寸為25 X 25 X 4mm，材料表面處理同實(shí)施例1。本實(shí)施例預(yù)計(jì)達(dá)到的技術(shù)指標(biāo)如下石英管內(nèi)氣體的壓力為1000士50 ，氣體流
6量為200士 15ml/s，試樣表面溫度1600士40°C，保溫5分鐘。設(shè)備操作過程同實(shí)施例1，參數(shù)為高頻振蕩磁場(chǎng)發(fā)生器的電源為三相380V、 50Hz，輸入功率為40kW，振蕩頻率為20kHz，銅管制成的線圈匝數(shù)為4，線圈內(nèi)徑為62mm，銅管本身內(nèi)徑為4mm，外徑為8mm。預(yù)設(shè)升溫速度為100°C /min，升溫到1450°C后，升溫速率逐漸降低，直至達(dá)到最高溫度1600°C并保溫5分鐘。選擇氣體流量控制室14的入口管徑出口管徑=0.4 1，調(diào)節(jié)流量控制閥18，控制氣體流量為200士 13ml/s ；選擇氣體壓力控制室15的入口管徑出口管徑=6 1，調(diào)節(jié)壓力控制閥19，控制壓力為1000士421^。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明試樣表面溫度為1600士20°C，氣體流量為200士 12mL/s，石英管內(nèi)的氣體壓力為1000 士 ；351^。實(shí)施例3，用本發(fā)明方法和裝置加熱硼化鋯-碳化硅-石墨陶瓷基復(fù)合材料。石英管長400mm，管外徑為50mm，被加熱材料(試樣)尺寸為20 X 20 X 8mm,材料表面處理同實(shí)施例1。本實(shí)施例預(yù)計(jì)達(dá)到的技術(shù)指標(biāo)如下石英管內(nèi)氣體的壓力為5000士 lOOPa，氣體流量為500士25ml/s，試樣表面溫度1700士50°C，保溫5分鐘。設(shè)備操作過程同實(shí)施例1。高頻振蕩磁場(chǎng)發(fā)生器的電源為三相380V、50Hz，輸入功率為50kW，振蕩頻率為25kHz ；銅管制成的線圈匝數(shù)為5圈、線圈內(nèi)徑為65mm，銅管內(nèi)徑為 5mm,夕卜徑為9mm。預(yù)設(shè)升溫速度為100°C /min，升溫到1500°C后，升溫速率逐漸降低，直至達(dá)到最高溫度1700°C并保溫5分鐘。選擇氣體流量控制室14的入口管徑出口管徑=0.3 1，調(diào)節(jié)流量控制閥18，控制氣體流量為500士20ml/s ；選擇氣體壓力控制室15的入口管徑出口管徑=2 1，調(diào)節(jié)壓力控制閥19，控制壓力為5000士811^。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明試樣表面溫度為1700士25°C，氣體流量為500士20mL/s，石英管內(nèi)的氣體壓力為5000士811^。實(shí)施例4，用本發(fā)明方法和裝置加熱硼化鋯-碳化硅-石墨陶瓷基復(fù)合材料。石英管長300mm，管外徑為50mm，被加熱材料(試樣)尺寸為15 X 15 X 4mm，材料表面處理同實(shí)施例1。本實(shí)施例預(yù)計(jì)達(dá)到的技術(shù)指標(biāo)如下石英管內(nèi)氣壓為100000士 1000 ，氣體流量為400士20ml/s，試樣表面溫度1750士60°C，保溫5分鐘。設(shè)備操作過程同實(shí)施例1。高頻振蕩磁場(chǎng)發(fā)生器的電源為三相380V、50Hz，輸入功率為60kW，振蕩頻率為30kHz ；銅管制成的線圈匝數(shù)為7圈、線圈內(nèi)徑為66mm，銅管內(nèi)徑為 6mm,夕卜徑為IOmm0預(yù)設(shè)升溫速度為100°C /min，升溫到1600°C后，升溫速率逐漸降低，直至達(dá)到最高溫度1750°C并保溫5分鐘。選擇氣體流量控制室14的入口管徑出口管徑=0.2 1，調(diào)節(jié)流量控制閥18，控制氣體流量為400士 17ml/s ；選擇氣體壓力控制室15的入口管徑出口管徑=1 1，調(diào)節(jié)壓力控制閥19，控制壓力為100000 士 650Pa。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明試樣表面溫度為1750士25°C，氣體流量為400士 17mL/s，石英管內(nèi)的氣體壓力為100000 士 650Pa，實(shí)施例5，用本發(fā)明方法和裝置加熱硼化鋯-碳化硅-石墨陶瓷基復(fù)合材料。
石英管長500mm，管外徑為45mm，被加熱材料(試樣)尺寸為25 X 25 X 2mm,材料表面處理同實(shí)施例1。本實(shí)施例預(yù)計(jì)達(dá)到的技術(shù)指標(biāo)如下石英管內(nèi)氣壓為150000士2000 ，氣體流量為300士 15mL/s，試樣表面溫度為1550士30°C，保溫5分鐘。設(shè)備操作過程同實(shí)施例1。高頻振蕩磁場(chǎng)發(fā)生器的電源為三相380V、50Hz，輸入功率為70kW，振蕩頻率為35kHz ；銅管制成的線圈匝數(shù)9圈、線圈內(nèi)徑為68mm，銅管內(nèi)徑為 7mm,夕卜徑為13mm。預(yù)設(shè)升溫速度為100°C /min，升溫到1500°C后，升溫速率逐漸降低，直至達(dá)到最高溫度1550°C并保溫5分鐘。選擇氣體流量控制室14的入口管徑出口管徑=0. 1 1，調(diào)節(jié)流量控制閥18，控制氣體流量為300士 Hml/s ；選擇氣體壓力控制室15的入口管徑出口管徑=0. 5 1，調(diào)節(jié)壓力控制閥19，控制壓力為150000士 12501^。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明試樣表面溫度為1550士25°C，氣體流量為300士 14mL/s，石英管內(nèi)的氣體壓力為150000 士 1250Pa。實(shí)施例6，用本發(fā)明方法和裝置加熱硼化鋯-碳化硅-石墨陶瓷基復(fù)合材料。石英管長500mm，管外徑為50mm，被加熱材料(試樣)尺寸為30 X 30 X 2mm，材料表面處理同實(shí)施例1。本實(shí)施例預(yù)計(jì)達(dá)到的技術(shù)指標(biāo)如下石英管內(nèi)氣壓為170000士2000 ，氣體流量為250士 15mL/s，試樣表面溫度1650士40°C，保溫5分鐘。設(shè)備操作過程同實(shí)施例1。高頻振蕩磁場(chǎng)發(fā)生器的電源為三相380V、50Hz，輸入功率為80kW，振蕩頻率為35kHz ；銅管制成的線圈匝數(shù)為10圈、線圈內(nèi)徑為70mm，銅管內(nèi)徑為 8mm，外徑為15mm。預(yù)設(shè)升溫速度為100°C /min，升溫到1560°C后，升溫速率逐漸降低，直至達(dá)到最高溫度1650°C并保溫5分鐘。選擇氣體流量控制室14的入口管徑出口管徑=0.5 1，調(diào)節(jié)流量控制閥18，控制氣體流量為250士 13ml/s ；選擇氣體壓力控制室15的入口管徑出口管徑=0.1 1，調(diào)節(jié)壓力控制閥19，控制壓力為170000 士 12701^。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明試樣表面溫度為1650±^°C，氣體流量為250士 13mL/s，石英管內(nèi)的氣體壓力為170000 士 1270Pa。
權(quán)利要求
1.一種用于高溫材料的非接觸式加熱的方法，是通過對(duì)可導(dǎo)電的高溫材料施加快速交變磁場(chǎng)使材料升溫，其特征在于，將被加熱材料放在用密封件密封的石英管內(nèi)，石英管內(nèi)設(shè)有支架，被加熱材料放在支架上，支架與石英管的密封件相連接；在石英管外環(huán)繞銅管制成的線圈，銅管內(nèi)通有循環(huán)冷卻水，用高頻振蕩磁場(chǎng)發(fā)生器通過線圈對(duì)材料施加快速交變磁場(chǎng)，使材料升溫；用非接觸式高溫溫度計(jì)透過裝在石英管密封件上的高透光石英板測(cè)量被加熱材料的溫度，采用計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)采集和控制系統(tǒng)，根據(jù)溫度信號(hào)調(diào)節(jié)高頻振蕩磁場(chǎng)發(fā)生器的輸入功率，使材料達(dá)到設(shè)定溫度；通過與石英管兩端的密封件相連接的進(jìn)氣和壓力控制系統(tǒng)調(diào)節(jié)石英管內(nèi)的氣體和氣壓。
2.如權(quán)利要求1所述的用于高溫材料的非接觸式加熱的方法，其特征在于，石英管的長為300 500mm、外徑為40 50mm，銅管制成的線圈匝數(shù)為3 10圈、線圈內(nèi)徑為60 70mm、銅管內(nèi)徑為3 8mm、銅管外徑為5 15mm，高頻振蕩磁場(chǎng)發(fā)生器采用380V、50 60Hz 三相交流電源，輸入功率為30 80kW、振蕩頻率為15 35kHz。
3.如權(quán)利要求2所述的用于高溫材料的非接觸式加熱的方法，其特征在于，銅管制成的線圈匝數(shù)為4 6圈，線圈內(nèi)徑為62 65mm，銅管內(nèi)徑為6 8mm、外徑為8 10mm，高頻磁場(chǎng)發(fā)生器的輸入功率為40 70kW、振蕩頻率為25 30kHz。
4.如權(quán)利要求1或2或3所述的用于高溫材料的非接觸式加熱的方法，其特征在于， 石英管兩端的密封件分別與進(jìn)氣管路和排氣管路相連接，在進(jìn)氣管路上安裝一個(gè)氣體流量控制室，流量控制室的入口和出口均安裝一個(gè)流量計(jì)，在排氣管路上安裝一個(gè)氣體壓力控制室，壓力控制室的入口和出口均安裝一個(gè)壓力表；氣體流量控制室和氣體壓力控制室的構(gòu)造相同，均為帶有入口和出口的密閉腔體，內(nèi)部裝有2 5層與氣體管路方向垂直的多孔板，控制室兩端分別裝有2 4個(gè)管徑不同的、各自帶有控制閥的入口管和出口管；流量控制室的入口管徑出口管徑=0.1 1 0.5 1 ；當(dāng)石英管內(nèi)實(shí)驗(yàn)所需的氣壓大于一個(gè)大氣壓時(shí)，壓力控制室的入口管徑出口管徑=0.1 1 1 1;當(dāng)石英管內(nèi)實(shí)驗(yàn)所需的氣壓小于或等于一個(gè)大氣壓時(shí)，壓力控制室的入口管徑出口管徑=1 1 10 1。
5.如權(quán)利要求1所述的用于高溫材料的非接觸式加熱方法的裝置，其特征在于，包括石英管及其密封件、高頻振蕩磁場(chǎng)發(fā)生器、銅管制成的線圈、非接觸式高溫溫度計(jì)、計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)采集和控制系統(tǒng)、石英管的進(jìn)氣和壓力控制系統(tǒng)、銅管冷卻水循環(huán)系統(tǒng)；石英管長為 300 500mm、外徑為40 50mm，石英管一個(gè)端口的密封件上裝有高透光石英板，另一端口的密封件上裝有放置被加熱材料的支架；銅管制成的線圈環(huán)繞在石英管外，匝數(shù)為3 10 圈，線圈內(nèi)徑為60 70mm，銅管內(nèi)徑為3 8mm、外徑為5 15mm，線圈的兩端與高頻振蕩磁場(chǎng)發(fā)生器的輸出端以及循環(huán)冷卻水裝置相連接；高頻振蕩磁場(chǎng)發(fā)生器采用380V、50 60Hz 三相交流電源，輸入功率為30 80kW，振蕩頻率為15 35kHz ；非接觸式高溫溫度計(jì)、高頻振蕩磁場(chǎng)發(fā)生器與計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)采集和控制系統(tǒng)相連接；石英管的進(jìn)氣和壓力控制系統(tǒng)包括與石英管兩端密封件相連接的進(jìn)氣管路和排氣管路、進(jìn)氣管路上的氣體流量控制閥和流量表、排氣管路上的氣體壓力控制閥和壓力表。
6.如權(quán)利要求5所述的用于高溫材料的非接觸式加熱的裝置，其特征在于，在進(jìn)氣管路上安裝一個(gè)氣體流量控制室，流量控制室的入口和出口均安裝一個(gè)流量計(jì)，在排氣管路上安裝一個(gè)氣體壓力控制室，壓力控制室入口和出口均安裝一個(gè)壓力表；流量控制室和壓力控制室的構(gòu)造相同，均為帶有入口和出口的密閉腔體，內(nèi)部裝有2 5層與氣體管路方向垂直的多孔板，兩端分別裝有2 4個(gè)管徑不同的、各自帶有控制閥的入口管和出口管；流量控制室的入口管徑出口管徑=0.1 1 0.5 1 ；當(dāng)石英管內(nèi)實(shí)驗(yàn)所需的氣壓大于一個(gè)大氣壓時(shí)，壓力控制室的入口管徑出口管徑=0.1 1 1 1;當(dāng)石英管內(nèi)實(shí)驗(yàn)所需的氣壓小于或等于一個(gè)大氣壓時(shí)，壓力控制室的入口管徑出口管徑=1 1 10 1。
7.如權(quán)利要求5或6所述的用于高溫材料的非接觸式加熱的裝置，其特征在于，石英管的密封件的結(jié)構(gòu)為在石英管端口處的外側(cè)套上環(huán)形橡膠墊O)，在橡膠墊外緊卡上金屬環(huán)(3)，再將密封塞緊密安裝在金屬環(huán)上；其中一端密封件的密封塞(4)上裝有支架(9)和排氣孔，另一端密封件的金屬環(huán)上開有進(jìn)氣孔，與之相配的密封塞(5)為中空結(jié)構(gòu)，中空部分密封安裝有高透光石英板(7)。
全文摘要
本發(fā)明屬于高溫材料技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種用于高溫材料的高溫抗氧化性能研究所需的非接觸式加熱方法和裝置，其特征在于，將被加熱材料放在密封的石英管內(nèi)的支架上，在石英管外環(huán)繞銅管制成的線圈，銅管內(nèi)通有循環(huán)冷卻水，用高頻振蕩磁場(chǎng)發(fā)生器通過線圈對(duì)材料施加快速交變磁場(chǎng)，使材料升溫，采用計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)采集和控制系統(tǒng)，根據(jù)溫度信號(hào)調(diào)節(jié)高頻振蕩磁場(chǎng)發(fā)生器的輸入功率，使材料達(dá)到設(shè)定溫度；通過與密封件相連接的進(jìn)氣和壓力控制系統(tǒng)調(diào)節(jié)石英管內(nèi)的氣體和氣壓。本發(fā)明能實(shí)現(xiàn)材料快速而準(zhǔn)確的加熱，升溫速度、加熱時(shí)間、溫度等都可以實(shí)現(xiàn)自動(dòng)調(diào)節(jié)，最大加熱速率是500℃/min，最高溫度可達(dá)到2000℃。
文檔編號(hào)H05B6/10GK102176796SQ20111004023
公開日2011年9月7日 申請(qǐng)日期2011年2月16日 優(yōu)先權(quán)日2011年2月16日
發(fā)明者嚴(yán)佳, 史國棟, 柳敏靜, 武湛君, 王奕首, 王智 申請(qǐng)人:大連理工大學(xué)