箱式电阻炉的气氛控制方式有哪些？

箱式电阻炉的气氛控制方式，核心是通过调节炉膛内的气体成分、压力及流通状态，满足样品在氧化、还原、惰性或真空环境下的加热需求，具体可分为通气式气氛控制、真空式气氛控制和混合气氛控制三大类，不同方式的结构、原理及适用场景差异显著：

通气式气氛控制（常用）

该方式通过向炉膛内通入特定气体置换空气，维持目标气氛环境，分为静态通气和动态通气两种模式。

静态通气模式

原理：关闭炉膛排气口，先通入少量气体置换炉膛内空气（通常置换 3–5 次），再密封炉膛保持气体氛围；适用于对气氛纯度要求不高的实验。

配置：炉体侧面设进气口（配针型阀 / 流量计控制进气速率），炉门采用硅酸铝纤维密封圈保证密封性；常用气体为氮气、氩气等惰性气体。

适用场景：中低温样品退火、防止样品轻度氧化。

动态通气模式

原理：进气口持续通入气体，排气口同步排出气体，形成稳定的气流循环，维持炉膛内气氛纯度和压力稳定；可通过流量计精准控制气体流速（通常 0.1–2L/min）。

配置：增加排气口（配单向阀防止空气倒灌），部分机型配备气体净化装置（如分子筛除水、脱氧剂除氧）；可通入惰性气体、还原性气体（如氢气，需防爆设计）或氧化性气体（如氧气）。

适用场景：高温烧结、金属粉末还原、陶瓷材料气氛烧结。

真空式气氛控制

该方式通过抽取炉膛内气体形成真空环境，避免气体与样品发生反应，分为低真空和高真空两种配置。

低真空控制

原理：采用旋片式真空泵抽取炉膛内空气，真空度可达 10⁻¹–10⁻²Pa；炉体为普通密封结构，适合对真空度要求较低的实验。

配置：炉膛侧部设真空接口，搭配真空阀、真空表；加热元件需选用耐真空材质（如镍铬合金、硅钼棒，避免铁铬铝在真空下挥发）。

适用场景：样品脱气、真空退火、防止样品氧化。

高真空控制

原理：采用旋片泵 + 扩散泵 / 分子泵的组合真空泵组，真空度可达 10⁻³–10⁻⁵Pa；炉体需采用不锈钢材质 + 法兰密封结构，减少气体泄漏。

配置：增加真空规管（如热偶规、电离规）实时监测真空度，配备真空检漏仪；炉膛内壁需做抛光处理，降低气体吸附。

适用场景：特种金属熔炼、单晶生长、高精度材料热处理。

混合气氛控制（定制化需求）

该方式结合通气和真空两种模式，可精准调配多种气体的比例，满足复杂实验需求。

原理：先将炉膛抽至低真空状态，再按比例通入两种或多种气体，通过气体配比器控制各气体的流量，形成稳定的混合气氛。

配置：配备多路气体接口 + 高精度质量流量控制器（MFC），支持气体比例实时调节；部分机型配备气氛分析模块（如氧探头、露点仪），监测气氛成分变化。

适用场景：功能陶瓷掺杂烧结、金属材料渗碳 / 渗氮处理、半导体材料制备。

气氛控制的关键注意事项

通入氢气、一氧化碳等易燃易爆气体时，炉体必须配备防爆阀、气体泄漏报警器，且实验环境需通风良好；

真空与通气模式切换时，需先将炉膛恢复至常压，再通入气体，避免压力突变损坏炉体；

高温下的气氛控制需关注加热元件兼容性，例如硅钼棒在含氢气氛中易发生氢脆，需选用专用抗氢元件。