专利名称：超高温加热炉的制作方法
技术领域：
本发明属于一种超高温感应加热炉，主要涉及一种利用二硼化锆(ZrB2)复合陶瓷 材料制作的超高温加热炉。
背景技术：
炉内超过180(TC加热炉成为超高温加热炉。通常的超高温电阻炉在氧化气氛环境 下用发热元件，只有铬酸镧发热元件和二氧化锆发热元件。铬酸镧发热元件的表面最高温 度为190(TC，炉内使用温度为180(TC;该元件的缺点是在高温条件下使用时，铬酸镧挥发产 生一种氧化铬的物质，常常污染被烧结物，限制了该元件的使用。二氧化锆发热元件的表面 最高温度为210(TC，炉内使用温度为2000°C ;该元件的缺点是在低温时，二氧化锆不导电， 使用该元件时，必须使用辅助加热系统，把二氧化锆加热到IIO(TC以上，制作炉膛时，而辅 助加热系统的加热元件都无法耐200(TC得高温，制作的工艺和炉膛材料的要求特别高，至 今还没有能制作出经久耐用的超高温电炉，只是停留在实验室阶段。 因此，在氧化气氛环境和超高温条件下使用的超高温电炉，由于使用的加热元件
的缺陷，仅有的这几种超高温电炉，远远不能满足科研院所和科技发展的需要。 目前，感应加热技术已经成熟，它的应用已经非常广泛，传统的感应加热炉是被加
热物体放置在炉膛中，炉膛本身不发热，其是通过感应器加热炉膛中的被加热物体，被加热
物体的自身发生物理和化学变化，或者对被加热物体的表面性能如硬度、光亮程度、以及机
械性能等通过加热本身性能发生改变。被感应的物体通常是可以导电的金属物质，通常的
感应炉是把欲熔炼的金属原料放在炉膛中熔炼。
发明内容
本发明的目的是提供一种既可以在氧化气氛下使用、又可以在真空条件下使用的 超高温加热炉。 本发明的目的可通过以下技术方案来实现其包括变压器、控制器、炉体、感应器、
保温绝缘材料以及炉膛、红外测温仪、循环水冷却装置，保温绝缘材料设置在炉体内，红外
测温仪设置在炉体的一侧，变压器、控制器和感应器通过循环水冷却。所述的炉膛为二硼化
锆复合陶瓷材料炉膛，感应器位于在炉膛的外围，感应器与炉膛之间设置绝缘材料。 所述二硼化锆复合陶瓷炉膛一端开口 ， 二硼化锆复合陶瓷炉膛开口的一端设置有炉门。 所述的二硼化锆复合陶瓷炉膛一端开口 ， 二硼化锆复合陶瓷炉膛开口的一端设置 有炉门，在炉门外部的炉体上设置密封法兰；炉膛通过管道和真空泵相连，并在管道上设置 阀门和抽气口 ，可实现真空烧结。 所述的二硼化锆复合陶瓷炉膛一端开口 ， 二硼化锆复合陶瓷炉膛开口的一端设置 有炉门，在炉门外部的炉体上设置密封法兰；炉膛通过两根管道分别和炉体外部的真空泵、 保护气体容器相连，并在一管道上设置进气口和进气阀门，另一管道上设置出气口和出气阀。 所述的炉膛为二硼化锆复合陶瓷炉管，炉管水平设置在炉体内，炉管的两端密封， 其一端通过管道和真空泵连接；或两端分别通过管道连接进气口和出气口 ，并在进气口上 设置有进气阀门，在出气口上设置出气阀门。 所述的炉膛为二硼化锆复合陶瓷炉管，炉管竖直设置在炉体内，炉管的两端密封， 两端分别通过管道连接进气口和出气口 ，并在进气口上设置有进气阀门，在出气口上设置 出气阀门，炉体。 本发明的原理，主要是通过感应加热原理，当交流电源输入感应线圈时，在感应器 中就形成了交变电磁场。交变磁场的磁通穿过由二硼化锆(ZrB2)复合陶瓷材料作成的炉膛 时，就会产生涡流，涡流的强度与感应电动势的大小成正比，与涡流回路的电抗成反比，涡 流很容易达到较大的数值，ZrB2复合陶瓷材料作成的炉膛就会产生很大的热量，炉膛本身 就会发热，炉膛的温度就会升高。在炉膛内形成一个高温环境，用于在氧化气氛下、真空气 氛下烧结。由于ZrB2复合陶瓷材料的熔点较高，炉膛的温度理论上可以达到3000°C以上。
研究文献可以发现超高温陶瓷材料是一类具有较高熔点(大于300(TC )以及其他 优良性能的过渡金属的硼化物和碳化物陶瓷材料。二硼化锆作为超高温陶瓷材料的一种， 它具有高熔点、高硬度、良好的导电性、导热性等诸多优点，广泛应用于高温结构陶瓷材料、 耐火材料、电极材料以及核控制材料等领域中。ZrB厂SiC复合陶瓷作为超高温陶瓷材料的 一种，它的耐氧化性得到了一定的提高，而且，已经应用于国防科技领域，取得了较好的抗 氧化效果，基于ZrB2-SiC复合陶瓷材料具有高熔点、高硬度、良好的导电性、导热性、抗氧化 性的特点。
附图1为实施例1结构示意图
附图2为实施例2结构示意图
附图3为实施例3结构示意图
附图4为实施例4结构示意图
附图5为实施例5结构示意图
附图6为实施例6结构示意图 图中1、二硼化锆复合陶瓷炉膛，2、感应线圈，3、保温材料，4、保温绝缘材料，5、炉 体，6 、 二硼化锆复合陶瓷炉管，7 、炉门，8 、阀门，9 、抽气口 ， 10 、进气阀门，11 、进气口 ， 12 、出 气口 ， 13、出气阀门，14、密封法兰，15、式样块，16、上下夹具。
具体实施例方式
本发明的感应加热炉中，根据炉膛的形状不同、炉体结构不同，可以做成不同用途 的的超高温加热炉，其主要炉型有以下几种 实施例1 :感应氧化炉，也叫感应熔炼炉，其包括变压器、炉体5、控制器以及保温 材料3、绝缘材料4。本发明的感应氧化炉是首先把ZrB2复合陶瓷材料做成二硼化锆复合 陶瓷炉膛l，在圆形炉膛的周围设置感应线圈2或者铜管做成感应器，本实施例采用感应线 圈。通过对Zi^复合陶瓷材料做成的圆形炉膛被感应加热，被烧结物体放置在炉膛中氧化，炉膛的口朝上，炉膛的底朝下。 实施例2 :其包括变压器、炉体5、控制器以及保温材料3、绝缘材料4。本实施例所 述的高温炉是首先把Zi^复合陶瓷材料做成圆形或者方形二硼化锆复合陶瓷炉膛16，本实 施例为圆弧形，在缠绕感应线圈2做成感应器，通过对Zi^复合陶瓷材料做成的圆形或者 方形炉膛感应加热，被烧结物体放置在炉膛中烧结、退火等，炉膛平放，炉膛的口朝前，炉膛 的底朝后，在炉膛口的一侧，设置一个炉门7。 实施例3 :感应真空炉，也可称为感应熔炼炉，其包括变压器、炉体5、控制器以及 保温材料3、保温绝缘材料4。本实施例的感应真空炉是首先把ZrB2复合陶瓷材料做二硼 化锆复合陶瓷炉膛16，在圆形炉膛的周围设置感应线圈2做成感应器，通过对ZrB2复合陶 瓷材料做成的圆形炉膛感应加热，被烧结物体放置在炉膛中烧结、退火等，炉膛平放，炉膛 的口朝前，炉膛的底朝后，在炉膛口的一侧，设置一个炉门7，炉门7外设置密封法兰14，把
这样的一个炉体，设置在一个密闭的金属箱体中，炉膛通过管道和真空泵相连，并在管道上 设置阀门8和抽气口9。可以实现真空烧结。 实施例4 :其包括变压器、炉体5、控制器以及保温材料3、保温绝缘材料4，本实施 例是首先把Zi^复合陶瓷材料做成二硼化锆复合陶瓷炉膛16，在圆形炉膛的周围设置感应 圈或者铜管做成感应器，通过对ZrB2复合陶瓷材料做成的圆形炉膛感应加热，被烧结物体 放置在炉膛中烧结、退火等，炉膛平放，炉膛的口朝前，炉膛的底朝后，在炉膛口的一侧，设 置一个炉门7，炉门7外设置密封法兰14，把这样的一个炉体，设置在一个密闭的金属箱体 中，金属箱体通过管道和真空泵相连，可以实现真空烧结，也可以在金属箱体上设置两个管 道，一个做进气口 ll，另一个做出气口 12，并设置有进气阀门IO和出气阀门13，通过这种方 式制作的感应炉，其外形结构像真空气氛炉，可称作其为感应式真空气氛炉。
实施例5 :其包括变压器、炉体5、控制器以及保温材料3、保温绝缘材料4，本实施 例是首先把ZrB2复合陶瓷材料做成一只二硼化锆复合陶瓷管6， ZrB2复合陶瓷管的外径在 ①20-300之间，内径①15-280之间，ZrB2复合陶瓷管的中间设置感应线圈或者铜管做成感 应器，本实施例采用感应线圈2，通过对ZrB2复合陶瓷材料做成的ZrB2复合陶瓷管的中部感 应加热，被烧结物体放置在ZrB2复合陶瓷管中烧结、退火等，ZrB2复合陶瓷管平放，ZrB2复 合陶瓷管的两侧设置密封管件和阀门，ZrB2复合陶瓷管的一侧和真空泵相连，可以实现在 管内真空烧结，也可以在ZrB2复合陶瓷管两侧设置两个管道， 一个做进气口 11 ，另一个做出 气口 12，并设置有进气阀门IO和出气阀门13，可以实现在管内在真空气氛下烧结，通过这
种方式制作的感应炉，其外形结构像真空气氛管式炉，可称作其为真空气氛感应管式炉。
实施例6 :真空气氛感应热压炉，其包括变压器、炉体5、控制器以及保温材料3、保 温绝缘材料4，本实施例是首先把ZrB2复合陶瓷材料做成一只二硼化锆复合陶瓷管6， ZrB2 复合陶瓷管的外径在①20-300之间，内径①15-280之间，ZrB2复合陶瓷管的中间设置感应 线圈或者铜管做成感应器，本实施例采用感应线圈2，通过对ZrB2复合陶瓷材料做成的ZrB2 复合陶瓷管的中部感应加热，被烧结试样块15放置在Zi^复合陶瓷管中烧结、退火等，Zi^ 复合陶瓷管竖直放置，ZrB2复合陶瓷管的两侧设置密封管件和阀门，ZrB2复合陶瓷管的一 侧和真空泵相连，可以实现在管内真空烧结，也可以在Zi^复合陶瓷管两侧设置两个管道， 一个做进气口 ll，另一个做出气口 12，并设置有进气阀门10和出气阀门13，可以实现在管 内在气氛下烧结。感应炉，设置在一台试验机的上下夹具16之间，进行被烧结物的热压试验，可称作其为真空气氛感应热压炉。 利用上述这种原理还可以做成软化点测定仪，熔点仪等等。 上述选用的实施例，当前认为是适宜的，本发明旨在包括一切属于本构思和本发明范围内的实施例的所有变化和改进。
权利要求
一种超高温加热炉，其包括变压器、控制器、炉体、感应器、保温绝缘材料以及炉膛、红外测温仪、循环水冷却装置，保温绝缘材料设置在炉体内，红外测温仪设置在炉体的一侧，变压器、控制器和感应器通过循环水冷却，其特征是所述的炉膛为二硼化锆复合陶瓷材料炉膛，感应器位于在炉膛的外围，感应器与炉膛之间设置保温绝缘材料。
2. 根据权利要求l所述的超高温加热炉，其特征是二硼化锆复合陶瓷炉膛一端开口， 二硼化锆复合陶瓷炉膛开口的一端设置有炉门。
3. 根据权利要求1所述的超高温加热炉，其特征是所述的二硼化锆复合陶瓷炉膛一 端开口 ， 二硼化锆复合陶瓷炉膛开口的一端设置有炉门，在炉门外部的炉体上设置密封法 兰；炉膛通过管道和真空泵相连，并在管道上设置阀门和抽气口 ，可实现真空烧结。
4. 根据权利要求1所述的超高温加热炉，其特征是所述的二硼化锆复合陶瓷炉膛一 端开口 ， 二硼化锆复合陶瓷炉膛开口的一端设置有炉门，在炉门外部的炉体上设置密封法 兰；炉膛通过两根管道分别和真空泵、保护气体容器相连，并在一管道上设置进气口和进气 阀门，另一管道上设置出气口和出气阀。
5. 根据权利要求1所述的超高温加热炉，其特征是所述的炉膛为二硼化锆复合陶瓷 炉管，炉管水平设置在炉体内，炉管的两端密封，其一端通过管道和真空泵连接；或两端分 别通过管道连接进气口和出气口 ，并在进气口上设置有进气阀门，在出气口上设置出气阀 门。
6. 根据权利要求1所述的超高温加热炉，其特征是所述的炉膛为二硼化锆复合陶瓷 炉管，炉管竖直设置在炉体内，炉管的两端密封，两端分别通过管道连接进气口和出气口 ， 并在进气口上设置有进气阀门，在出气口上设置出气阀门。
全文摘要
本发明公开了一种超高温加热炉，其包括变压器、控制器、炉体、感应器、保温绝缘材料以及炉膛、红外测温仪、循环水冷却装置，保温绝缘材料设置在炉体内，红外测温仪设置在炉体的一侧，变压器、控制器和感应器通过循环水冷却所述的炉膛为二硼化锆复合陶瓷材料炉膛，感应器位于在炉膛的外围，感应器与炉膛之间设置保温绝缘材料。本发明主要是通过感应加热原理，当交流电源输入感应线圈时，在感应器中就形成了交变电磁场。交变磁场的磁通穿过由ZrB2复合陶瓷材料作成的炉膛时，就会产生涡流，ZrB2复合陶瓷材料作成的炉膛就会产生很大的热量，炉膛就会发热。在炉膛内形成一个高温环境，用于在氧化气氛下、真空气氛下烧结。
文档编号F27B5/05GK101788225SQ20101011961
公开日2010年7月28日 申请日期2010年3月6日 优先权日2010年3月6日
发明者任飞雷, 周森安, 李小华, 郑传涛 申请人:洛阳市西格马仪器制造有限公司