真空气氛烧结炉有箱式和管式的

一、核心定义与原理

定义：在低于大气压（真空）或充入惰性 / 还原性气体（气氛）的密闭炉膛内，对粉末压坯或工件加热，使其颗粒结合、致密化的工艺设备。

核心原理：

真空：抽除炉内空气（O₂、H₂O、N₂），抑制氧化、脱碳、杂质污染，促进气孔与挥发物排出。

气氛：充入 Ar、N₂、H₂、NH₃分解气等，保护易氧化 / 氮化材料，或实现可控渗碳、渗氮。

烧结：高温下颗粒扩散、粘合，形成致密、高强度的固态制品。

二、主要结构（五大系统）

1. 炉体与密封系统

炉腔：不锈钢 / 碳钢焊接，双层水冷结构，保证炉壳低温、安全。

炉门：侧开 / 升降式，双道密封圈（硅胶 + 金属）+ 水冷，确保高真空密封。

保温层：高纯氧化铝纤维、碳毡、钼箔等，按温度等级匹配。

2. 真空系统（决定真空度）

低 / 中真空：机械泵 + 罗茨泵，可达 10⁻¹ ~ 10² Pa。

高真空：加扩散泵 / 分子泵，可达 10⁻³ ~ 10⁻⁵ Pa。

组件：真空阀、真空计、管路、检漏装置。

3. 加热与温控系统

加热元件（按温度）：

1200℃：高温合金电阻丝

1600℃：硅碳棒

1700~2200℃：硅钼棒、钼丝

2200℃以上：石墨、钨丝 / 钨网

控温：智能 PID/PLC + 触摸屏，多段程序（升温 / 保温 / 降温），精度 ±1℃，可导出温压曲线。

4. 气氛控制系统

气路：多路气体（Ar、N₂、H₂等）+ 质量流量计，精准控流量、压力。

模式：真空 → 充气 → 保压 → 排气循环，支持微正压 / 负压气氛。

5. 冷却与安全系统

冷却：炉体、炉门、电极、真空泵水冷，防止过热。

安全：超温 / 过压 / 断偶 / 漏气报警、紧急停炉、防爆装置。

三、温度与真空 / 气氛规格

1. 温度等级（常用）

1200℃：金属退火、锂电材料、普通陶瓷。

1400℃：结构陶瓷、磁性材料。

1600℃：氧化铝、氧化锆陶瓷。

1700~1800℃：超高温陶瓷、难熔金属。

2000~2400℃：石墨、钨、钼、碳化硅。

2. 真空度范围

低真空：10² ~ 10³ Pa（粗抽、除气）。

中真空：10⁻¹ ~ 10² Pa（常规烧结）。

高真空：< 10⁻¹ Pa（高纯材料、硬质合金）。

3. 常用气氛

惰性：Ar、N₂（防氧化）。

还原：H₂、分解氨（脱氧、还原氧化物）。

反应：CH₄、N₂（渗碳、渗氮）。

四、核心优势

无氧化 / 无污染：适合钛、钨、硬质合金等易氧化材料。

高致密度：真空促进排气，制品孔隙率低、强度高。

低烧结温度：比常压低 50~150℃，节能、抑制晶粒长大。

精准可控：真空 / 气氛 / 温度 / 压力全参数可编程。

适用广：粉末冶金、陶瓷、磁性材料、高温合金、半导体等。

五、典型应用场景

硬质合金：刀具、模具（WC-Co），真空烧结防钴氧化、高致密。

陶瓷：氧化铝、氧化锆、SiC、Si₃N₄，高纯度、高强度。

磁性材料：钕铁硼、铁氧体，防氧化、控磁性能。

高温合金：钛合金、镍基合金，真空热处理 / 烧结。

粉末冶金：不锈钢、高速钢、铜基零件。

六、选型关键要点

高温度：匹配材料烧结温度，留 50~100℃余量。

真空度：高纯材料选高真空（<10⁻² Pa），一般选中真空。

炉膛尺寸：按工件大小与装炉量定（常用 1~50L）。

气氛需求：确定是否需要充气、气体种类与压力。

控温精度：精密材料要求 ±1℃，普通 ±5℃。

七、与普通马弗炉的区别

表格

项目普通马弗炉真空气氛烧结炉

环境常压空气真空 / 可控气氛

防氧化无（易氧化）强（几乎无氧）

致密度一般高（真空除气）

适用材料氧化物、不易氧化材料易氧化、高纯度、硬质合金

结构复杂度简单复杂（真空 + 气氛 + 水冷）

价格低高（数倍至数十倍）