[发明专利]一种可控气氛热处理实验装置

说明书

 

技术领域

本发明涉及一种可控气氛热处理实验装置，是一种实验室材料热处理气氛控制装置，属于材料热处理实验装置。

背景技术

材料在高温下的相变和抗腐蚀性能是材料研究领域的一项重要内容。

实验室研究某些特殊材料（如燃气涡轮发动机叶片）在高温下的相变时，需要将试样置于某种保护介质中，以免材料在热处理过程中被氧化、发生脱碳等。

保护介质一般使用气氛炉或者用氧化铝粉末包裹。

气氛炉造价较高，而且，在研究高温合金在某种腐蚀气氛（如SO₂、H₂S等）中的耐腐蚀性能时，若用一般气氛炉，可能会对炉体产生腐蚀，造成永久性损坏。

氧化铝粉包裹也不能完全排除粉粒间隙中的空气，且由于实验时间较长，氧化铝粉末包裹试样可能在中途散落。

发明内容

本发明需要解决的技术问题就在于克服现有技术的缺陷，提供一种可控气氛热处理实验装置，它是一种能够实现气体保护和特定气氛控制的、且组合维护方便的实验装置。

为解决上述问题，本发明采用如下技术方案：

本发明提供了一种可控气氛热处理实验装置，所述装置包括主体加热管，主体加热管设置有加热腔，所述主体加热管设置于加热炉内，主体加热管前端和后端分别设置有前端连接管和后端连接管，前端连接管和后端连接管上分别设置有前端阀门和后端阀门，后端连接管上设置有一段螺旋冷却管，后端连接管的端口连接废气收集杯，前端连接管的端口连接一个前置反应缓冲装置，所述前置反应缓冲装置连接一个进气管，所述进气管通过气源阀门连接气源。

所述主体加热管、前置反应缓冲装置、废气收集杯、前端连接管、后端连接管，螺旋冷却管、前端阀门、后端阀门，及进气管和气源阀门全部用石英玻璃制成。

前端连接管端口和前端阀门，及螺旋冷却管和后端阀门均设置于加热炉外部。

废气收集杯内装有废气收集溶液。

本发明的工作原理是：实验中，热处理试样预先放置在主体加热管的加热腔内，打开气源阀门，通过进气管在前置反应缓冲装置中加入化学材料进行反应以产生需要的特定气体，或通过气源阀门和进气管直接向前置反应缓冲装置内通入需要的特殊气氛。前置反应缓冲装置中的特殊气氛通过前端连接管及前端阀门到达主体加热管的加热腔，并继续向后流动，充满整个系统。按照设定的热处理工艺，加热炉调整到需要的温度，对主体加热管处于炉膛内的加热腔进行加热、保温、冷却等一系列热处理过程。系统中的前端阀门和后端阀门可对气体流量进行调节。热处理后的气体经过主体加热管的螺旋冷却管排至废气收集杯中，废气收集杯内放置相应的废气收集溶液（如NaOH溶液），废气中的有害气体（如SO₂、H₂S），在废气收集杯中与溶液发生反应，使有害气体不排到大气中。

本发明的有益效果为：

本发明可以将实验室普通热处理炉稍加改造后，进行安装，即可实现特定气氛下的材料热处理。在实验中，可灵活配置附属仪器，如在前置反应缓冲装置下方可设置恒温加热仪，以满足某种制气反应的要求；在螺旋冷却管可增加水槽来提高冷却废气效果；配备pH计监视废气收集杯中溶液的pH值，及时更换溶液以保证回收废气效果。实验装置的气体管路全部用石英玻璃制成，除氢氟酸外，石英玻璃与一般酸类不发生化学反应，可在1100℃长期使用，且高温化学稳定性强，能够满足一般材料高温热处理实验的要求。

附图说明

图1为本发明所述可控气氛热处理实验装置结构示意图。

具体实施方式

实施例1    可控气氛热处理实验装置

如图1所示，本发明提供了一种可控气氛热处理实验装置，所述装置包括主体加热管1，主体加热管设置有加热腔2，所述主体加热管设置于加热炉3内，主体加热管前端和后端分别设置有前端连接管4和后端连接管5，前端连接管和后端连接管上分别设置有前端阀门6和后端阀门7，后端连接管上设置有一段螺旋冷却管8，后端连接管的端口连接废气收集杯9，前端连接管的端口连接一个前置反应缓冲装置10，所述前置反应缓冲装置连接一个进气管11，所述进气管通过气源阀门12连接气源。

所述主体加热管、前置反应缓冲装置、废气收集杯、前端连接管、后端连接管，螺旋冷却管、前端阀门、后端阀门，及进气管和气源阀门全部用石英玻璃制成。

前端连接管端口和前端阀门，及螺旋冷却管和后端阀门均设置于加热炉外部。

废气收集杯内装有废气收集溶液13。