专利摘要
本实用新型公开了一种多用途立式管式炉；主要由炉体部分和真空及气氛控制系统组成；炉体部分的内炉管悬挂设置在外炉管中，上端与升降装置连接；加热元件设置在外炉管的外周；真空及气氛控制系统的内炉管的上端连接连通器，连通器分别和波纹管和第一管道连通；第一管道分别接通第二管道和第三管道，第三管道和气瓶连通；第二管道与外界大气连通；波纹管的另一端通过管道分别与扩散泵和机械泵连通。本实用新型不但可实现在真空或要求气氛下的热处理工艺，而且可使样品在真空以及不同反应气氛或保护气氛下进行普通烧结、等离子烧结或者熔体压渗的工艺，并可得到垂直方向上的温度场，实现炉冷、迅速脱离炉腔空冷和梯度冷等不同的冷却方式。
权利要求
1.一种多用途立式管式炉，其特征在于：主要由炉体部分和真空及气氛控制系统组成；
所述炉体部分主要包括升降装置、内炉管、外炉管、坩埚和加热元件；内炉管悬挂设置在外炉管中，上端与升降装置连接；坩埚设置在内炉管的底部；加热元件设置在外炉管的外周；
所述真空及气氛控制系统主要包括机械泵、扩散泵、气瓶；内炉管的上端连接连通器，连通器分别和波纹管和第一管道连通；第一管道分别接通第二管道和第三管道，第三管道和气瓶连通；第二管道与外界大气连通；波纹管的另一端通过管道分别与扩散泵和机械泵连通。
2.根据权利要求1所述的多用途立式管式炉，其特征在于：所述立式管式炉还包括等离子体发射装备；等离子体发射装备由等离子体发射源和加热盒连接组成，加热盒套装在外炉管外周，加热盒与等离子体发射源连接，等离子体发射源与外界电源连接。
3.根据权利要求1所述的多用途立式管式炉，其特征在于：所述波纹管的另一端通过管道分别与扩散泵与机械泵连通是指波纹管的另一端连接到第五管道；第四管道由相互连通的三段组成，第一段与第五管道连通，第二段与扩散泵连通，第三段与机械泵连通。
4.根据权利要求1所述的多用途立式管式炉，其特征在于：所述内炉管的上端通过第一卡箍连接连通器。
5.根据权利要求1或4所述的多用途立式管式炉，其特征在于：所述连通器为四通装置。
6.根据权利要求5所述的多用途立式管式炉，其特征在于：所述四通装置分别通过第二卡箍、第三卡箍和第四卡箍连接波纹管、压力表和第一管道。
7.根据权利要求1所述的多用途立式管式炉，其特征在于：所述第一管道分别通过第六阀门和第五阀门接通第二管道和第三管道。
8.根据权利要求3所述的多用途立式管式炉，其特征在于：第一阀门、第二阀门、第三阀门和第四阀门分别设置在第五管道、第四管道的第一段、扩散泵和第四管道的第二段上。
9.根据权利要求1所述的多用途立式管式炉，其特征在于：所述扩散泵上装有电离规管和第六管道，第六管道环绕在扩散泵，第六管道的上端和下端分别连接水管。
10.根据权利要求1所述的多用途立式管式炉，其特征在于：所述外炉管的底部设有可伸缩支架；上端升降装置设有标尺和指针；所述加热元件为硅钼棒。
说明书
技术领域
本实用新型涉及立式管式炉，特别是涉及一种多用途立式管式炉，集合热处理、烧结和熔体压渗等工艺于一体，用于对不同的金属材料进行各种热处理工艺，如退火、回火、淬火等，以及热处理后的快速冷却或梯度冷却；还可以对压制成型后的金属、非金属粉末或其混合物进行反应烧结；以及实现不同的熔体压渗工艺。
背景技术
首先，普通热处理炉的控温程序比较简单，会造成一定的温度偏差，而且热处理时的环境是非真空、非惰性气体保护的，从而极大影响合金热处理后的微观组织和性能。其次，传统的卧式真空管式炉升温速率慢(一般低于10℃/min)，烧结时间长，随炉冷却的速度也较缓慢，且对于需要垂直生长或者要求垂直方向有温度梯度的实验也无法进行。同时在卧式管式炉中，样品的放置不是很稳、操作较复杂、取样困难。再是随着金属基复合材料的广泛应用，其制备技术也得到相应的发展，目前常用来制备金属基复合材料的方法是金属熔体压渗法，常见工艺中的浸渗压力都由机械压力设备来提供，该机械设备一般都比较大型、制造难度较大、成本高。因此，有必要开发一种新型的多功能设备来解决上述多方面的问题。
实用新型内容
本实用新型的目的是提供一种不但可以实现真空或者实验要求气氛条件下的热处理，还可以使生坯样品在真空以及不同反应气氛或保护气氛下进行烧结的具有多功能用途的立式管式炉；采用该立式管式炉可进行熔体压渗工艺，可制备得到各种金属基复合材料。
为了解决背景技术所存在的问题，本实用新型采用如下技术方案：
一种多用途立式管式炉，主要由炉体部分和真空及气氛控制系统组成；
所述炉体部分主要包括升降装置、内炉管、外炉管、坩埚和加热元件；内炉管悬挂设置在外炉管中，上端与升降装置连接；坩埚设置在内炉管的底部；加热元件设置在外炉管的外周；
所述真空及气氛控制系统主要包括机械泵、扩散泵、气瓶；内炉管的上端连接连通器，连通器分别和波纹管和第一管道连通；第一管道分别接通第二管道和第三管道，第三管道和气瓶连通；第二管道与外界大气连通；波纹管的另一端通过管道分别与扩散泵和机械泵连通。
为进一步实现本实用新型的目的，优选地，所述多用途立式管式炉还包括等离子体发射装备；等离子体发射装备由等离子体发射源和加热盒连接组成，加热盒套装在外炉管外周，加热盒与等离子体发射源连接，等离子体发射源与外界电源连接。
优选地，所述波纹管的另一端通过管道分别与扩散泵与机械泵连通是指波纹管的另一端连接到第五管道；第四管道由相互连通的三段组成，第一段与第五管道连通，第二段与扩散泵连通，第三段与机械泵连通。
优选地，所述内炉管的上端通过第一卡箍连接连通器。
优选地，所述连通器为四通装置。
优选地，所述四通装置分别通过第二卡箍、第三卡箍和第四卡箍连接波纹管、压力表和第一管道。
优选地，所述第一管道分别通过第六阀门和第五阀门接通第二管道和第三管道。
优选地，所述第一阀门、第二阀门、第三阀门和第四阀门分别设置在第五管道、第四管道的第一段、扩散泵和第四管道的第二段上。
优选地，所述扩散泵上装有电离规管和第六管道，第六管道环绕在扩散泵，第六管道的上端和下端分别连接水管。
优选地，所述外炉管的底部设有可伸缩支架；上端升降装置设有标尺和指针；所述加热元件为硅钼棒。
相对于现有技术，本实用新型具有如下优点：
1)本实用新型的升降装置可使炉管在加热或者冷却过程中自由升降，得到垂直方向上的温度场，可以实现炉冷、迅速脱离炉腔空冷和梯度冷等不同的冷却方式。
2)本实用新型可提供具有真空、可控气氛及高温的实验环境，最高加热温度可达1000～1600℃，最大可提供气压0.1～1MPa；进行熔体压渗时通过气氛控制系统实现气体压渗代替机械压渗，可以大大简化压渗装置从而降低设备成本。
3)本实用新型真空控制系统可实现样品在低、中、高真空环境下进行实验；气氛控制系统可以满足样品在不同反应气氛或保护气氛条件下进行实验。
4)本实用新型采用立式的管式炉使得样品放置更加稳定，取样也更加容易。
5)本实用新型气路连接方式采用了快速连接法兰结构，操作便捷。
6)本实用新型在外炉管下方的等离子体发射装备可以实现快速短时加热，该设备以等离子体作为热源进行粉末烧结，可大大降低烧结时间、缩短实验周期、提高烧结效率高。
附图说明
图1是本实用新型多用立式管式炉的结构示意图。
图中示出：控制器1、显示器2、升降装置3、内炉管4、外炉管5、坩埚6、加热元件7、等离子体发射装备8、可伸缩支架9、第一卡箍10、第二卡箍11、波纹管12、第三卡箍13、压力表14、第四卡箍15、第一管道16、第二管道17、第三管道18、气瓶19、机械泵20、第四管道21、电离规管22、第五管道23、扩散泵24、第六管道25、第一阀门S1、第二阀门S2、第三阀门S3、第四阀门S4、第五阀门S5、第六阀门S6。
具体实施方式
为更好地理解本实用新型，下面结合附图和实施例进一步说明本实用新型，但本实用新型的实施方式不限如此。
如图1所示，一种多用途立式管式炉，包括炉体、真空及气氛控制系统和等离子体发射装备。
炉体包括升降装置3、内炉管4、外炉管5、坩埚6、加热元件7、可伸缩支架9；内炉管4的上端支撑在升降装置的支架上，下端悬挂在外炉管5中；坩埚6设置在内炉管4的底部；加热元件7设置在外炉管5的外周，加热元件7优选为硅钼棒；可伸缩支架9设置在外炉管5的底部；等离子体发射装备8由等离子体发射源和加热盒连接组成，加热盒套在外炉管5上，并且支撑在外炉管端面。加热元件7和等离子体发射装备8分别与外界电源连接。升降装置3由外界的电机驱动，控制器为电气控制系统，控制器分别与显示器2、加热元件7和等离子体发射装备8连接。
真空及气氛控制系统包括四通装置、机械泵20、电离规管22、扩散泵24、气瓶19、压力表14。四通装置的作用是让内炉管4分别接通抽真空系统和气瓶，从而实现真空和气氛的控制。
内炉管4的上端通过第一卡箍10连接一连通器；连通器分别和多个通道连通；优选连通器为四通装置；四通装置分别通过第二卡箍11、第三卡箍13和第四卡箍15连接波纹管12、压力表14和第一管道16；具体是四通装置的左侧通过第三卡箍13连接压力表14，四通装置的右侧通过第四卡箍15连接第一管道16，第一管道16分别通过第六阀门S6和第五阀门S5接通第二管道17和第三管道18，第三管道18和气瓶19连通；第二管道17与外界大气连通；四通装置的上端通过第二卡箍11连接波纹管12，波纹管12的另一端连接到第五管道23，第四管道21由相互连通的三段组成，第一段与第五管道23连通，第二段与扩散泵24连通，第三段与机械泵20连通；第四管道21、第五管道23和波纹管12实现机械泵20和内炉管4的连接，从而可以对内炉管4进行抽真空。扩散泵24上装有电离规管22和第六管道25，电离规管22用于显示真空状态，当真空度低到一定程度时电离规管亮灯，环绕在扩散泵上起循环冷却作用的第六管道25的上端和下端分别连接水管，与外界的水冷压缩机形成一个循环。第一阀门S1、第二阀门S2、第三阀门S3和第四阀门S4分别设置在第五管道23、第四管道的第一段、扩散泵24和第四管道的第二段上。电离规管22是设置在扩散泵24上。
当四通装置和内炉管接通密封后，通过机械泵20和扩散泵24工作，可对内炉管进行抽真空。扩散泵24预热一段时间且达到一定真空度之后才能正常工作(一般为20-30分钟)。打开第一阀门S1和第二阀门S2，关闭第三阀门S3和第四阀门S4时，机械泵20工作，扩散泵24不工作；真空度到达10
本实用新型的升降装置3使内炉管4可以自由升降，从而可以使样品实现炉冷、空冷、梯度冷及其他外界条件辅助冷却，比如风扇吹风冷却、冰水浴冷等。等离子体发射装备8可以实现快速短时加热，大大提高粉末烧结的效率。
使用本实用新型不但可以实现在真空或要求气氛下的热处理工艺，还可以使样品在真空以及不同反应气氛或保护气氛下进行普通烧结或者等离子烧结。同时采用该设备可进行熔体压渗工艺，从而制备得到各种金属基复合材料或者金属基复合多孔材料。
下面通过热处理工艺、普通粉末冶金、等离子体烧结和熔体压渗四个实施例来进一步说明本实用新型的技术方案。
实施例1：热处理工艺
参考图1，首先将待热处理的样品轻轻放入坩埚6中，然后将内炉管4从支架上取下来并平放在实验台上，再把装有样品的小坩埚推入内炉管，到达底部后使内炉管竖立并将其竖直地放回支架上。放好样品后，将内炉管4与四通装置密封连接，第六阀门S6和第五阀门S5关闭，所有管路接通抽真空系统。随后进行抽真空，达到所需真空度；或者根据热处理的气氛条件，抽完真空后可充入一定量的保护气体。
营造好真空或者保护气体气氛后，通过立式管式炉的控制器部分，设置好热处理的加热程序，并启动加热按钮，利用炉腔内的硅钼棒对外炉管5进行加热。升降装置不工作时实现炉冷，升降装置使得内炉管快速远离炉腔时实现空冷，升降装置匀速缓慢上升或者下降时实现梯度冷。同时也可以施加外界条件冷却，如风扇吹风冷却，冰水浴冷却等。
实施例2：普通粉末烧结工艺
1)按照Ni(50.5-54)Ti(49.5-46)合金成分称量纯度为99.5％以上Ti粉和Ni粉共50-100g，然后采用行星式球磨机将粉末混合1-10h，直至混合均匀。
2)接着将混合好的粉末压制成型，模压压力为100-1000MPa，温度为30℃，保压时间为1-10分钟，得到具有一定强度的生坯。
3)把步骤2)所得生坯置于坩埚6中，然后放入立式管式炉的内炉管4中，密封好炉管后进行抽真空。具体操作步骤如下：先让水冷压缩机开始工作(制冷温度预先设定为20℃)。打开机械泵20，机械泵20开始工作，先只打开第四阀门S4预抽扩散泵2-10分钟，抽完后只打开第一阀门S1和第二阀门S2，同时打开扩散泵24，让扩散泵预热15-60分钟(其他阀门关闭)。扩散泵24预热好，且真空度下降到了10°Pa，只打开第一阀门S1、第三阀门S3、第四阀门S4，使机械泵20和扩散泵24同时工作，电离规管22灯亮。若真空度居高不下，则需进行洗炉处理，即只打开第五阀门S5，使内炉管4连接气瓶19，充入一定量的高纯氩气后关闭气瓶通道。然后只打开第一阀门S1、第二阀门S2，先用机械泵20抽真空，达到要求后只打开第一阀门S1、第三阀门S3、第四阀门S4，机械泵20和扩散泵24同时抽真空，重复上一步骤可进行多次洗炉过程，直到达到所需的真空度，从而实现压坯在低中高不同真空度下进行烧结。当然也可以通过只打开第五阀门S5往内炉管通入一定量的保护气体后关闭所有阀门，保持炉管内部压力，满足样品在不同反应气氛或保护气氛条件下进行实验。
4)营造好真空或者保护气体气氛后，通过立式管式炉的控制器部分，设置好加热程序，并启动加热按钮，利用炉腔内的硅钼棒对炉管进行加热。
5)加热程序完毕后，管式炉自动停止工作，通过升降装置3使内炉管4升降，可实现样品的炉冷、空冷和梯度冷。同时还可以借助外部介质如风扇吹风、冰水浴等，进一步加快冷却速度。
实施例3：等离子烧结工艺
前期步骤同实施例2普通粉末烧结中的步骤1)、2)、3)，即混粉、压坯、放置样品、抽真空或者充入保护气体，不同的是等离子烧结工艺采用等离子体发射装备8作为加热源，即当内炉管4内的真空或者保护气体气氛达到要求后打开等离子体放电设备的电源开关进行等离子放电烧结。该烧结工艺具有短时、快速的特点，可大大提高粉末烧结的效率。后续步骤同普通粉末烧结。
实施例4：熔体压渗工艺
以CuAlMn合金压渗氧化硅为例，熔体压渗工艺包括如下步骤：
1)对第二相氧化硅进行筛选、预热处理，使氧化硅颗粒之间发生膨胀相互挤压。
2)把处理后的氧化硅30-60ml放到坩埚6中，氧化硅的上方设置陶瓷多孔板，100-200g的CuAlMn母合金置于陶瓷多孔板上方。
3)抽真空，操作步骤同粉末烧结的抽真空的步骤一致，达到真空度后按下加热启动按钮，按照预先设定的程序加热，加热最高温为母合金熔点以上50-150℃，并在最高温度下保持10-30分钟。
4)最高温下保持设定时间至CuAlMn母合金完全熔化，此时只打开第五阀门S5使内炉管接通气瓶19，观察压力表14，缓慢充入0.1-1MPa的气压，在最高熔渗温度下保持恒定气压5-10分钟，然后加热自动关闭。随后样品可以随炉冷却，也可以通过自动升降系统3把内炉管迅速移离炉腔实现空冷，或使内炉管匀速缓慢升降，在样品中形成冷却梯度。同时也可采取风扇吹风、冰水浴等措施进一步加快冷却速度。
一种多用途立式管式炉专利购买费用说明
Q：办理专利转让的流程及所需资料
A：专利权人变更需要办理著录项目变更手续，有代理机构的，变更手续应当由代理机构办理。
1：专利变更应当使用专利局统一制作的“著录项目变更申报书”提出。
2：按规定缴纳著录项目变更手续费。
3：同时提交相关证明文件原件。
4：专利权转移的，变更后的专利权人委托新专利代理机构的，应当提交变更后的全体专利申请人签字或者盖章的委托书。
Q:专利著录项目变更费用如何缴交
A：（1）直接到国家知识产权局受理大厅收费窗口缴纳,（2）通过代办处缴纳，（3）通过邮局或者银行汇款,更多缴纳方式
Q：专利转让变更，多久能出结果
A：著录项目变更请求书递交后，一般1-2个月左右就会收到通知，国家知识产权局会下达《转让手续合格通知书》。
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