本發(fā)明涉及一種陶瓷低溫快燒裝置，具體涉及一種電場(chǎng)輔助陶瓷低溫快燒裝置。

背景技術(shù)：

陶瓷具有優(yōu)越的力學(xué)、電學(xué)、光學(xué)、聲學(xué)、磁學(xué)等性能，在工業(yè)應(yīng)用上倍受矚目，其使用范圍亦日漸擴(kuò)大；燒結(jié)是陶瓷致密化不可或缺的一個(gè)過(guò)程，這個(gè)過(guò)程需要消耗大量的能量，同時(shí)會(huì)引起一系列環(huán)境問(wèn)題；為了響應(yīng)節(jié)約能源和保護(hù)環(huán)境的號(hào)召，研究者不斷開(kāi)發(fā)新的燒結(jié)技術(shù)；例如微波燒結(jié)、熱等靜壓燒結(jié)、放電等離子燒結(jié)等；這些燒結(jié)方法不僅節(jié)約了能源，還提高了材料的性能，為材料的廣泛應(yīng)用做出了貢獻(xiàn)；2010年由Rishi Raj提出一種新的陶瓷燒結(jié)方法-閃燒；這種燒結(jié)方法在電場(chǎng)輔助下，陶瓷材料在幾秒之內(nèi)即可實(shí)現(xiàn)致密化，燒結(jié)的爐溫明顯低于其他燒結(jié)方法；現(xiàn)有的閃燒裝置存在以下問(wèn)題：一是加熱設(shè)備相對(duì)比較昂貴，不便于普及；二是燒結(jié)是在封閉爐體中進(jìn)行的，不便于原位實(shí)時(shí)觀測(cè)；三是現(xiàn)有的閃燒裝置相對(duì)比較復(fù)雜，不便于操作；四是加熱速率相對(duì)較慢，不便于快速化工業(yè)生產(chǎn)；五是之前的閃燒裝置只能測(cè)量閃燒過(guò)程中一個(gè)點(diǎn)的溫度變化，不能測(cè)量試樣局部或者整體溫度分布。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明提供了一種結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、方便、快捷，便于實(shí)施觀測(cè)的電場(chǎng)輔助陶瓷低溫快燒裝置。

本發(fā)明采用的技術(shù)方案是：一種電場(chǎng)輔助陶瓷低溫快燒裝置，包括加熱板、直流電源、紅外相機(jī)和數(shù)據(jù)采集裝置；所述加熱板用于放置和加熱試樣，試樣兩端分別連接直流電源的正負(fù)極；加熱板對(duì)應(yīng)位置設(shè)置有紅外相機(jī)，紅外相機(jī)連接數(shù)據(jù)采集裝置。

進(jìn)一步的，所述加熱板設(shè)置在加熱臺(tái)上。

進(jìn)一步的，所述加熱板表面設(shè)置有一層99氧化鋁片。

進(jìn)一步的，所述試樣兩端分別通過(guò)高溫合金絲連接直流電源的正負(fù)極。

進(jìn)一步的，所述高溫合金絲為鎳鉻合金絲、記憶合金絲、電熱合金絲、鉑銥合金絲、鎢錸合金絲、鐵鉻鋁合金絲中的一種。

進(jìn)一步的，所述直流電源和數(shù)據(jù)采集裝置之間連接有電壓表。

進(jìn)一步的，所述直流電源和數(shù)據(jù)采集裝置之間連接有電流表。

進(jìn)一步的，所述直流電源和數(shù)據(jù)采集裝置之間通過(guò)數(shù)據(jù)傳輸線連接有電壓表；直流電源和數(shù)據(jù)采集裝置之間通過(guò)數(shù)據(jù)傳輸線連接有電流表。

進(jìn)一步的，所述紅外相機(jī)數(shù)據(jù)采集頻率在10-200 Hz之間可調(diào)。

本發(fā)明的有益效果是：

（1）本發(fā)明通過(guò)設(shè)置加熱板為陶瓷燒結(jié)提供熱能，在直流電場(chǎng)的輔助下實(shí)現(xiàn)陶瓷的低溫快速燒結(jié)；

（2）本發(fā)明設(shè)置紅外相機(jī)可以原位觀測(cè)閃燒各個(gè)階段試樣溫度的變化和線性收縮；

（3）本發(fā)明結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、使用方便、快捷，有效降低了能耗和設(shè)備的要求，可用于陶瓷的連續(xù)化生產(chǎn)。

附圖說(shuō)明

圖1為本發(fā)明結(jié)構(gòu)示意圖。

圖中：1-加熱臺(tái)，2-紅外相機(jī)，3-直流電源，4-數(shù)據(jù)采集裝置，5-試樣，6-加熱板，7-高溫合金絲，8-電流表，9-電壓表，10-數(shù)據(jù)傳輸線。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說(shuō)明。

如圖1所示，一種電場(chǎng)輔助陶瓷低溫快燒裝置，包括加熱板6、直流電源3、紅外相機(jī)2和數(shù)據(jù)采集裝置4；所述加熱板6用于放置和加熱試樣5，試樣5兩端分別連接直流電源3的正負(fù)極；加熱板6對(duì)應(yīng)位置設(shè)置有紅外相機(jī)2，紅外相機(jī)2連接數(shù)據(jù)采集裝置4。

使用時(shí)，通過(guò)加熱板6為試樣5燒結(jié)提供所需溫度，并由外加直流電源3形成直流電場(chǎng)激發(fā)快速傳質(zhì)，實(shí)現(xiàn)陶瓷材料的低溫快速致密化，且可以通過(guò)紅外相機(jī)2實(shí)時(shí)原位觀測(cè)燒結(jié)各個(gè)階段試樣5溫度和線性收縮；直流電源3的電壓在0-1000V連續(xù)可調(diào)，準(zhǔn)確度為±0.5%；直流電源3的電流在0-30V之間連續(xù)可調(diào)，準(zhǔn)確度為±0.5%，能夠滿(mǎn)足大量材料閃燒時(shí)對(duì)電壓和電流的要求；加熱板6即可為陶瓷燒結(jié)提供足夠高的溫度，降低了對(duì)高溫設(shè)備的要求；加熱板6溫度在室溫到500^oC之間連續(xù)可調(diào)，升溫速率快，十分鐘之內(nèi)即可完成從室溫到500^oC的升溫；紅外相機(jī)2可同時(shí)實(shí)現(xiàn)溫度測(cè)量和陶瓷坯體尺寸的測(cè)量；溫度測(cè)量范圍從40^oC-2500^oC，溫度測(cè)量的準(zhǔn)確度在±1^oC；尺寸測(cè)量范圍0-500mm，尺寸測(cè)量的準(zhǔn)確度在±1mm；數(shù)據(jù)采集裝置4可以對(duì)試樣5的溫度和尺寸進(jìn)行實(shí)時(shí)顯示，為燒結(jié)過(guò)程提供便利；借助紅外相機(jī)2的快速拍照和數(shù)據(jù)采集裝置4的顯示，可以實(shí)時(shí)觀測(cè)試樣5的線性收縮。

進(jìn)一步的，所述加熱板6設(shè)置在加熱臺(tái)1上；通過(guò)加熱臺(tái)1對(duì)加熱板6進(jìn)行升溫。

進(jìn)一步的，所述加熱板6表面設(shè)置有一層99氧化鋁片。

進(jìn)一步的，所述試樣5兩端分別通過(guò)高溫合金絲7連接直流電源3的正負(fù)極。

進(jìn)一步的，所述高溫合金絲7為鎳鉻合金絲、記憶合金絲、電熱合金絲、鉑銥合金絲、鎢錸合金絲、鐵鉻鋁合金絲中的一種。

進(jìn)一步的，所述直流電源3和數(shù)據(jù)采集裝置4之間連接有電壓表9；連接電壓表9可以實(shí)現(xiàn)對(duì)電壓的實(shí)時(shí)顯示，為燒結(jié)過(guò)程控制提供便利。

進(jìn)一步的，所述直流電源3和數(shù)據(jù)采集裝置4之間連接有電流表8；連接電流表8可以實(shí)現(xiàn)對(duì)電流的實(shí)時(shí)顯示，為燒結(jié)過(guò)程控制提供便利。

進(jìn)一步的，所述直流電源3和數(shù)據(jù)采集裝置4之間通過(guò)數(shù)據(jù)傳輸線10連接有電壓表9；直流電源3和數(shù)據(jù)采集裝置4之間通過(guò)數(shù)據(jù)傳輸線10連接有電流表8。

進(jìn)一步的，所述紅外相機(jī)2數(shù)據(jù)采集頻率在10-200 Hz之間可調(diào)。

實(shí)施例1

采用本發(fā)明裝置燒結(jié)La_0.6Sr_0.4Co_0.2Fe_0.8O₃陶瓷的具體步驟如下：

1）將條形試樣5的兩端通過(guò)高溫合金絲7連接到直流電源3的正負(fù)極，隨后將試樣5平放在加熱板6表面的99氧化鋁片上；

2）將加熱臺(tái)1設(shè)定在300^oC，開(kāi)始升溫，達(dá)到設(shè)定溫度后，保溫30min，使試樣5的溫度和加熱臺(tái)1表面溫度達(dá)到平衡；

3）加熱臺(tái)1保溫時(shí)，將電壓設(shè)置為30V，電流設(shè)置為7.2A；

4）連接紅外相機(jī)2、電壓表9、電流表8和數(shù)據(jù)采集裝置4，實(shí)時(shí)采集溫度、線收縮、電壓和電流數(shù)據(jù)；

5）保溫30min后，接通直流電源3，在試樣5出現(xiàn)閃燒后，在此狀態(tài)下保溫60s，隨后關(guān)閉直流電源3、加熱臺(tái)1，燒結(jié)結(jié)束。

實(shí)施例2

采用本發(fā)明裝置燒結(jié)La_0.6Sr_0.4Co_0.2Fe_0.8O₃陶瓷的具體步驟如下：

1）將條形試樣5的兩端通過(guò)高溫合金絲7連接到直流電源3的正負(fù)極，隨后將試樣5平放在加熱板6表面的99氧化鋁片上；

2）將加熱臺(tái)1設(shè)定在200^oC，開(kāi)始升溫，達(dá)到設(shè)定溫度后，保溫30min，使試樣5的溫度和加熱臺(tái)1表面溫度達(dá)到平衡；

3）加熱臺(tái)1保溫時(shí)，將電壓設(shè)置為60V，電流設(shè)置為7.2A；

4）連接紅外相機(jī)2、電壓表9、電流表8和數(shù)據(jù)采集裝置4，實(shí)時(shí)采集溫度、線收縮、電壓和電流數(shù)據(jù)；

5）保溫30min后，接通直流電源3，在試樣5出現(xiàn)閃燒后，在此狀態(tài)下保溫60s，隨后關(guān)閉直流電源3、加熱臺(tái)1，燒結(jié)結(jié)束。

實(shí)施例3

采用本發(fā)明裝置燒結(jié)Co₂MnO₄陶瓷的具體步驟如下：

1）將條形試樣5的兩端通過(guò)高溫合金絲7連接到直流電源3的正負(fù)極，隨后將試樣5平放在加熱板6表面的99氧化鋁片上；

2）將加熱臺(tái)1設(shè)定在300^oC，開(kāi)始升溫，達(dá)到設(shè)定溫度后，保溫30min，使試樣5的溫度和加熱臺(tái)1表面溫度達(dá)到平衡；

3）加熱臺(tái)1保溫時(shí)，將電壓設(shè)置為50V，電流設(shè)置為10A；

4）連接紅外相機(jī)2、電壓表9、電流表8和數(shù)據(jù)采集裝置4，實(shí)時(shí)采集溫度、線收縮、電壓和電流數(shù)據(jù)；

5）保溫30min后，接通直流電源3，在試樣5出現(xiàn)閃燒后，在此狀態(tài)下保溫60s，隨后關(guān)閉直流電源3、加熱臺(tái)1，燒結(jié)結(jié)束。

實(shí)施例4

采用本發(fā)明裝置燒結(jié)La_0.6Sr_0.4Co_0.2Fe_0.8O₃陶瓷的具體步驟如下：

1）將條形試樣5的兩端通過(guò)高溫合金絲7連接到直流電源3的正負(fù)極，隨后將試樣5平放在加熱板6表面的99氧化鋁片上；

2）將加熱臺(tái)1設(shè)定在200^oC，開(kāi)始升溫，達(dá)到設(shè)定溫度后，保溫30min，使試樣5的溫度和加熱臺(tái)1表面溫度達(dá)到平衡；

3）加熱臺(tái)1保溫時(shí)，將電壓設(shè)置為100V，電流設(shè)置為10A；

4）連接紅外相機(jī)2、電壓表9、電流表8和數(shù)據(jù)采集裝置4，實(shí)時(shí)采集溫度、線收縮、電壓和電流數(shù)據(jù)；

5）保溫30min后，接通直流電源3，在試樣5出現(xiàn)閃燒后，在此狀態(tài)下保溫60s，隨后關(guān)閉直流電源3、加熱臺(tái)1，燒結(jié)結(jié)束。

本發(fā)明通過(guò)加熱板6為陶瓷提供熱能，在直流電場(chǎng)的輔助下，實(shí)現(xiàn)陶瓷材料的低溫快速燒結(jié)；通過(guò)紅外相機(jī)2和數(shù)據(jù)采集裝置4可以實(shí)現(xiàn)原位觀測(cè)閃燒各個(gè)階段試樣5溫度的變化和線性收縮，有效地降低了能耗和設(shè)備的要求，可用于陶瓷的連續(xù)化生產(chǎn)。