西格馬高溫電爐具有多年的超高溫真空加熱爐與超高溫加熱爐研發(fā)與生產(chǎn)經(jīng)驗(yàn)，超高溫加熱爐系列有超高溫真空加熱爐、超高溫真空加熱爐、超高溫真空加熱爐.
摘要：
本文從應(yīng)用角度出發(fā)，著重介紹了在氧化氣氛條件下，以鉻酸鑭（化學(xué)式為L(zhǎng)aCrO3）加熱元件的1800℃超高溫電阻爐；以二氧化鋯（化學(xué)式ZrO2）加熱元件生產(chǎn)的℃超高溫電阻爐；以二硼化鋯復(fù)合陶瓷材料加熱體生產(chǎn)的℃超高溫加熱爐。同時(shí)，介紹了℃以上超高溫電爐在氧化氣氛條件下材料的檢測(cè)技術(shù)的發(fā)展?fàn)顩r。本文的作者希望通過(guò)對(duì)℃超高溫爐及檢測(cè)設(shè)備的研究，為我公司的超高溫技術(shù)的發(fā)展作出貢獻(xiàn)。

引言

隨著現(xiàn)代科技技術(shù)的發(fā)展，工業(yè)、能源、交通，空間技術(shù)等領(lǐng)域都對(duì)高溫材料提出了更高的要求，特別是尖端技術(shù)的發(fā)展，對(duì)高溫材料的要求越來(lái)越高，越來(lái)越苛刻，如耐高溫、耐腐蝕、抗氧化性，抗熱震性能等。然而，現(xiàn)有的超高溫爐業(yè)中，超高溫加熱爐的生產(chǎn)技術(shù)，超高溫保溫材料，超高溫加熱體，超高溫材料的檢測(cè)技術(shù)遠(yuǎn)不能滿足工業(yè)生產(chǎn)、科學(xué)研究的需要，近幾年來(lái)，各大專(zhuān)院校、科研院所對(duì)超高溫材料的研究越來(lái)越重視，超高溫材料的性能不斷提高，超高溫材料的要求越來(lái)越廣闊。

一般來(lái)說(shuō)，在氧化氣氛（自然空氣）條件下，1800℃以上的高溫電爐稱(chēng)為超高溫電爐。（本文中以下所述的超高溫電爐，均指在氧化氣氛條件下）。到目前為止，在氧化氣氛條件下，能夠達(dá)到1800℃以上的超高溫實(shí)驗(yàn)室用爐，僅有三種：其一，利用鉻酸鑭作為加熱元件制成1800℃超高溫電阻爐，其二，利用二氧化鋯作為加熱元件制成的℃超高溫電阻爐，其三，利用二硼化鋯復(fù)合陶瓷材料作為加熱體制成的℃超高溫加熱爐。

1、二硅化鉬加熱元件的超高溫性能

為了全面了解超高溫加熱爐的狀態(tài)，作者認(rèn)為應(yīng)先了解二硅化鉬加熱元件的超高溫性能。

二硅化鉬（化學(xué)式為M0Siz），國(guó)內(nèi)生產(chǎn)的二硅化鉬加熱元件主要有兩種規(guī)格，分別為1800型和1700型，1800型二硅化鉬加熱元件的表面設(shè)計(jì)初使用溫度為1800℃，1700型二硅化鉬加熱元件的表面設(shè)計(jì)初使用溫度為1700℃。國(guó)內(nèi)某廠家生產(chǎn)的1800型的表面設(shè)計(jì)初使用溫度可以達(dá)到1820℃，國(guó)外某企業(yè)生產(chǎn)的1900型二硅化鉬加熱體的表面額定使用溫度為1850℃。

二硅化鉬加熱元件在加熱狀態(tài)下，表面生成一層二氧化硅玻璃質(zhì)保護(hù)膜，在二硅化鉬加熱元件被強(qiáng)制超過(guò)相應(yīng)的溫度極限時(shí)，二硅化鉬加熱元件表面的玻璃質(zhì)快速脫落，二硅化鉬加熱元件受到腐蝕性氣體影響時(shí)，加熱元件將會(huì)快速損壞。

表1--1???二硅化鉬加熱元件的物可靠能

　　表1--2???二硅化鉬加熱元件在各種氣體中的額定使用溫度

　　2.1800℃超高溫加熱爐的現(xiàn)狀分析

　　2.1鉻酸鑭加熱體的表面額定使用溫度為1800℃，爐膛的工作溫度為1800℃，升溫速度不能大于4-5℃/分鐘，從室溫升到1800℃所需時(shí)間為360-390分鐘，國(guó)內(nèi)生產(chǎn)的鉻酸鑭加熱體，對(duì)爐膛的材料有比較嚴(yán)格的要求，對(duì)降溫速度也有嚴(yán)格的要求。

　　鉻酸鑭加熱元件的主要缺點(diǎn)是在使用過(guò)程中，加熱元件中的氧化鉻有少量的揮發(fā)，對(duì)被加熱試樣有輕度污染，表面呈淡紅色。

　　表2-1鉻酸鑭加熱元件的物可靠能

　　圖2-1鉻酸鑭加熱元件在箱式電阻爐中的加熱曲線參P2927/13

　　國(guó)內(nèi)生產(chǎn)的鉻酸鑭加熱體，不能直接直接在氧化氣氛條件下使用

　　2.2鄭傳濤等人通過(guò)對(duì)1800℃超高溫電阻爐的結(jié)構(gòu)創(chuàng)新，技術(shù)超高溫圓管爐，超高溫圓管爐是把超高溫爐管設(shè)置在箱式爐膛內(nèi)，圓管內(nèi)工作室與箱式爐膛中放置的鉻酸鑭加熱元件隔離，可以有效的防止氧化鉻揮發(fā)對(duì)被加熱物的污染，該技術(shù)技術(shù)應(yīng)用在超高溫電爐中，已經(jīng)產(chǎn)生了較好的效果，正在被廣泛使用

　　圖2-2超高溫圓管爐示意圖

　　2.3任飛雷等人在通過(guò)對(duì)1800℃超高溫電阻爐的結(jié)構(gòu)創(chuàng)新，技術(shù)了超高溫管式氣氛爐。超高溫管式氣氛爐是把高溫?zé)茉O(shè)置在超高溫箱式爐膛中，爐膛內(nèi)可以進(jìn)行超高溫氣氛狀態(tài)下的各種燒結(jié)實(shí)驗(yàn)，有效的解決了鉻酸鑭加熱體所不能在非氧化氣氛下使用的缺陷。

　　圖2-3超高溫管式氣氛爐示意圖

　　結(jié)論：鉻酸鑭加熱元件是一種高溫性能良好的加熱元件，利用該加熱體制成的超高溫電阻爐可以在1750℃/1800℃溫度下長(zhǎng)期使用，利用該加熱體制成的1800℃超高溫圓管爐，可以有效的避免三氧化鉻對(duì)被加熱物的污染，利用該加熱體制成的1800℃超高溫管式氣氛爐也可以在各種氣氛下進(jìn)行超高溫試驗(yàn)。

　　3.℃超高溫電阻爐的現(xiàn)狀分析

　　3.1二氧化鋯加熱體的主要性能

　　二氧化鋯（ZrO2）的相對(duì)分子質(zhì)量123.2，真密度5.68g/cm3，熔點(diǎn)為2670℃，化硬度為6.5度，20/1000℃的平均線膨脹系數(shù)為10×10-6，1000℃熱導(dǎo)率為2-30w/（m.k）。氧化鋯陶瓷制品的耐壓強(qiáng)度可達(dá)到2100MPa。二氧化鋯在氧化氣氛條件下十分穩(wěn)定。

　　二氧化鋯室溫電阻極高，電阻率1013，當(dāng)溫度升高1000℃以上才開(kāi)始具有導(dǎo)體的性能。

　　表3-1???二氧化鋯的電阻率

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　　3.2利用二氧化鋯加熱元件制作超高溫電阻爐的特征

　　由于二氧化鋯在常溫下不導(dǎo)電，制作超高溫電阻爐時(shí)，必須設(shè)置輔助的加熱系統(tǒng)，將爐溫升到1200℃以上，才能啟動(dòng)二氧化鋯加熱元件。因此，利用二氧化鋯加熱元件制作高溫電阻爐時(shí)，不僅要考慮雙加熱系統(tǒng)，還要考慮爐膛的材料，輔助加熱系統(tǒng)爐膛的設(shè)置，爐膛的結(jié)構(gòu)特別復(fù)雜。

　　二氧化鋯的超高溫導(dǎo)熱性較差，對(duì)升溫速度和降溫速度的要求也較高，使用時(shí)，必須由專(zhuān)業(yè)人員進(jìn)行操作。

　　目前，國(guó)內(nèi)某廠家生產(chǎn)的二氧化鋯加熱體，利用鉻酸鑭作為引線體，降低了二氧化鋯加熱體的成本，但是，其結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜，利用該加熱元件生產(chǎn)的超高溫電爐的成熟性有待進(jìn)一步提高。

　　圖3-1利用二氧化鋯加熱體制作箱式電阻爐示意圖

　　P235（圖6-24）

　　結(jié)論：在氧化氣氛條件下，利用二氧化鋯加熱體制作的超高溫電阻爐，使用溫度可以達(dá)到℃，長(zhǎng)時(shí)間人們認(rèn)為在氧化氣氛條件下，使用溫度℃的超高溫電阻爐是氧化氣氛條件下額定溫度，利用二氧化鋯加熱體生產(chǎn)的超高溫電阻爐結(jié)構(gòu)復(fù)雜，制作難度大，認(rèn)為二氧化鋯加熱體和利用二氧化鋯加熱體所作的電阻爐的成熟性有待進(jìn)一步提高。新型二氧化鋯加熱體的研制，必將對(duì)超高溫科研做出貢獻(xiàn)。

　　4在氧化氣氛條件下.℃超高溫加熱爐已經(jīng)研制成功。

　　4.1SGM8126系列℃超高溫加熱爐的工作原理。

　　4.2SGM8126系列℃超高溫加熱爐的主要技術(shù)參數(shù)。

　　4.3在氧化氣氛條件下，用于超高溫箱式電阻爐的二硼化鋯復(fù)合材料加熱體正在研制之中。

　　二硼化鋯復(fù)合材料加熱體的主要設(shè)計(jì)規(guī)格
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