بالمقارنة مع الأفران الملبدة العادية ، ما هي مزايا وعيوب الأفران الملبدة بالضغط الساخن؟

تحتوي أفران تلبيس الفراغ الساخنة والأفران التقليدية (مثل أفران تلبيد الغلاف الجوي للهواء ، وأفران الصناديق ، وما إلى ذلك) إلى اختلافات كبيرة في مبادئ العملية والأداء والسيناريوهات المعمول بها. يمكن مقارنة مزاياها وعيوبها وتحليلها من أبعاد مثل سعة العملية وأداء المواد وكفاءة التكلفة ونطاق التطبيق.

1. مزايا الفرن الملبد بالضغط على الفراغ الساخن

بالمقارنة مع الأفران الملبدة العادية ، تنبع الميزة الأساسية للأفران الملبدة بالضغط الساخن من التأثيرات المزدوجة للبيئة الفراغ 'و ' تنسيق الضغط ':

تم تحسين كثافة وأداء المادة بشكل كبير

1- أفران التلبيد العادية فقط جزيئات مسحوق الرابطة من خلال درجات حرارة عالية ، والتي يمكن أن تؤدي بسهولة إلى تكوين المسام بسبب الغازات المتبقية ، وعادة ما تكون كثافتها منخفضة نسبيًا (على سبيل المثال ، تكون كثافة السيراميك أقل من 90 ٪). يمكن للفرن الصحفي الساخن الفراغي أن يزيد من كثافة المواد إلى أكثر من 95 ٪ (حتى بالقرب من الكثافة النظرية) من خلال تكثيف الضغط على الضغط ، وتحسين الخواص الميكانيكية بشكل ملحوظ (مثل القوة ، والصلابة ، ومقاومة التآكل) والخصائص الوظيفية (مثل الموصلية الكهربائية ونقل الضوء).

على سبيل المثال ، تبلغ القوة الانحادية لسيراميك نيتريد السيليكون في فرن تلبيد شائع حوالي 600 ميجا باسكال ، ويمكن أن تصل إلى أكثر من 1200 ميجا باسكال بعد الضغط على الفراغ الساخن.

2. تجنب بفعالية تلوث المواد والأكسدة

1. تعمل الأفران الصلبة العادية في الغالب في الهواء أو الغاز الخامل ، والتي يمكن أن تؤدي بسهولة إلى أكسدة المواد المؤكسدة بسهولة (مثل التيتانيوم ، النيوبيوم ، والسيراميك) في درجات حرارة عالية (على سبيل المثال ، تولد المعادن شوائب أكسيد ومراحل زجاجية من السيراميك). يمكن أن تعزل بيئة الفراغ العالية (10⁻⁻ إلى 10⁻⁵ PA) الغازات النشطة مثل الأكسجين والنيتروجين ، تقلل من إدخال الشوائب ، وهي مناسبة بشكل خاص لإعداد المواد عالية النقاء (مثل السيراميك البلوري المفرد والمعادن الحرارية).

3. تقليل درجة حرارة التلبد والوقت

1. تحتاج الأفران التلبد التقليدية إلى تعزيز التكثيف عن طريق زيادة درجة الحرارة (عادةً ما تكون 10 ٪ إلى 30 ٪ من درجة حرارة التلبيد النظرية) أو تمديد الوقت ، والتي يمكن أن تؤدي بسهولة إلى الحبوب الخشنة (تؤثر على الأداء). في فرن الضغط الساخن الفراغي ، يمكن للضغط أن يعزز انتشار الجسيمات وتدفق البلاستيك ، مما يقلل من درجة حرارة التلبيد بمقدار 100 إلى 300 درجة مئوية ، مما يقلل من الوقت بأكثر من 50 ٪ ، ويثبط نمو الحبوب المفرط (كما هو الحال في تحضير النانو السيراميك).

4. نطاق المواد المعمول بها أوسع

من الصعب التعامل مع أفران التلبيد العادية للمواد المعرضة للأكسدة أو التطاير أو الحاجة إلى عزلها عن الغازات (مثل المركبات المتداخلة والسيراميك الأرضي النادر). يمكن للفرن المغطى بالفراغ الساخن التعامل:

المعادن الحرارية (التنغستن ، الموليبدينوم ، تانتالوم) وسبائكهم ؛

2. المعدن النشط (التيتانيوم ، الزركونيوم) المركبات القائمة على القائمة ؛

3. المواد التي تحتوي على مكونات نقطة منخفضة الميل (لتجنب فقدان التكاثر المكون).

2. يمكن أن تحقق عمليات المركب والاتصال

يمكن للأفران الملبدة العادية إكمال نوع واحد فقط من التلبيد. يمكن أن يحقق فرن الصحافة الساخن الفراغ في وقت واحد تشكيل الضغط الساخن ، ولحام الانتشار ، ومركب المواد المتباينة (مثل الاتصال المعدني والمعادن وإعداد المواد المركبة متعددة الطبقات) ، وتوسيع مرونة تحضير المواد.

الثاني. عيوب الفراغ الملبد بالضغط على الأفران

1. تكلفة المعدات مرتفعة والصيانة معقدة

يجب تجهيز فرن الصحافة الساخن الفراغي بنظام فراغ (مضخة فراغ ، صمام) ، جهاز ضغط (آلية الضغط الهيدروليكية/الميكانيكية) ومكونات التحكم الدقيقة في درجة الحرارة. الاستثمار الأولي هو 5 إلى 10 أضعاف للفرن الملبد المشترك.

2. أختام الفراغ (مثل حلقات O) وعناصر التدفئة (الجرافيت ، الموليبدينوم) عرضة للبلى ، وتكلفة الاستبدال عالية. علاوة على ذلك ، يجب الحفاظ على نظام الفراغ بانتظام ، والتعقيد التشغيلي أعلى من الأفران العادية.

2. كفاءة الإنتاج المنخفضة وإنتاج الدُفعات المحدودة

1. يمكن للأفران الملبدة العادية تحميل عدد كبير من العينات في وقت واحد (مثل الرفوف متعددة الطبقات في أفران الصناديق) ، وليس هناك حاجة لضخ الفراغ المعقدة والتحكم في الضغط ، مع استهلاك وقت قصير لكل قطعة.

2. أفران الصحافة الساخنة الفراغية ، نظرًا للحاجة إلى الضغط الفراغي والضغط خطوة بخطوة ، لها دورة فرن واحدة طويلة (عادة ما تكون ساعتين إلى 10 ساعات) ، وهي مقيدة بأجهزة الضغط (مثل حجم رأس الصحافة) ، مع سعة معالجة واحدة صغيرة. إنها أكثر ملاءمة لإنتاج أو البحث والتطوير في الدفعة الصغيرة ، ولكن من الصعب تلبية مطالب التصنيع على نطاق واسع.

3. تم تقييد شكل وحجم العينة

1- لا يوجد فرن تلبيد الشائع لا يوجد متطلبات خاصة لشكل العينة (القطع والمسحوق والأجزاء الهيكلية المعقدة كلها مقبولة).

2. نظرًا للحاجة إلى الضغط على أفران الضغط الساخنة الفراغ ، تكون العينات عادةً من أشكال بسيطة (مثل الأقراص ، والأشرطة ، والألواح) ، وأبعادها مقيدة بواسطة غرفة الفرن ورأس الصحافة (يصعب معالجة الأجزاء الكبيرة والمعقدة). قد تكون المعالجة الثانوية مطلوبة لاحقًا.

4. استهلاك الطاقة العالي

بصرف النظر عن استهلاك طاقة التسخين ، يتطلب نظام الفراغ (مضخة فراغ) وجهاز الضغط (المضخة الهيدروليكية) استهلاكًا مستمرًا للطاقة ، ويكون استهلاك الطاقة الإجمالي أعلى من 30 ٪ إلى 50 ٪ من فرن التلبيد الشائع.

ثالثا. ملخص: مقارنة السيناريوهات المعمول بها

فرن تلبيد الفراغ الأبعاد الساخن ، فرن تلبيد عادي

المزايا الأساسية: الكثافة العالية ، والتلوث المنخفض ، والأداء الممتاز للمواد ، والتكلفة المنخفضة ، والكفاءة العالية ، والتشغيل البسيط ، وحجم دفعة كبيرة

المواد القابلة للتطبيق: المواد المؤكسدة بسهولة ، السيراميك عالي الأداء ، والمعادن الحرارية ومواد مكافحة الأكسدة الأخرى (مثل السيراميك المشترك ، وبعض المعادن)

التطبيقات النموذجية: الأجزاء الراقية (أدوات قطع السيراميك ، مكونات الطيران) ، أجزاء البحث والتطوير العامة (السيراميك المعماري ، أجزاء المعادن المسحوق الشائعة)

ارتفاع مدخلات اقتصادية وارتفاع تكلفة ، مناسبة للمنتجات ذات القيمة المضافة عالية ؛ التكلفة المنخفضة ، مناسبة للمنتجات ذات القيمة الكبيرة ذات القيمة المضافة

في الختام ، فإن الفرن الملبد بالضغط الساخن الفراغي هو أداة دقيقة 'لإعداد المواد عالية الأداء وعالي النقاء ، ولكنها محدودة بالتكلفة والكفاءة. الفرن الشائع الملبد هو 'جهاز فعال ' لإنتاج المواد الشعبية. يكمل الاثنان بعضهما البعض وهو مناسب على التوالي لسيناريوهات التطبيق المختلفة.