壓力燒結(jié)爐核心原理及行業(yè)應(yīng)用
瀏覽次數(shù)：255發(fā)布日期：2025-08-27
壓力燒結(jié)爐是陶瓷、粉末冶金、復(fù)合材料領(lǐng)域用于在高壓(1-100MPa)與高溫(500-2000℃)環(huán)境下實(shí)現(xiàn)材料燒結(jié)成型的專用設(shè)備，通過壓力與溫度協(xié)同作用，縮短燒結(jié)時間、提升材料致密度，廣泛應(yīng)用于陶瓷刀具、硬質(zhì)合金、燃料電池極板等產(chǎn)品制造，如氧化鋁陶瓷刀具燒結(jié)、WC-Co硬質(zhì)合金成型、石墨bipolar plate燒結(jié)，解決傳統(tǒng)無壓燒結(jié)致密度低(≤90%)、強(qiáng)度差的問題，材料致密度可達(dá)98%-99.5%。?
其工作原理基于“高溫軟化+高壓致密化”：設(shè)備由壓力系統(tǒng)(液壓缸、加壓模具)、加熱系統(tǒng)(電阻加熱、感應(yīng)加熱)、溫控系統(tǒng)、真空/氣氛系統(tǒng)組成。將粉末坯體放入模具(材質(zhì)為石墨或耐高溫合金)，壓力系統(tǒng)施加軸向或等靜壓，同時加熱系統(tǒng)升溫至材料燒結(jié)溫度(如氧化鋁陶瓷1600-1700℃)；高溫下材料顆粒軟化，高壓促使顆粒緊密接觸，排出孔隙，實(shí)現(xiàn)致密化；真空/氣氛系統(tǒng)可通入惰性氣體(如氬氣)或還原性氣體(如氫氣)，防止材料氧化或還原雜質(zhì)。?
結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)上，
壓力燒結(jié)爐側(cè)重“高壓穩(wěn)定性+溫度均勻性”。壓力系統(tǒng)采用四柱式機(jī)架(材質(zhì)45#鋼，經(jīng)調(diào)質(zhì)處理)，承受壓力≥1.5倍額定壓力，防止變形；加壓模具采用分體式設(shè)計(jì)，便于裝卸坯體，模具內(nèi)壁拋光(粗糙度Ra≤0.4μm)，減少摩擦；加熱系統(tǒng)采用環(huán)繞式加熱管(如鉬絲、石墨管)，溫度均勻度≤±3℃(在1600℃時)；溫控系統(tǒng)采用多段PID調(diào)節(jié)，支持程序升溫(如階梯升溫、恒溫保溫)；設(shè)備配備壓力傳感器(精度±0.5%FS)與位移傳感器(監(jiān)測坯體收縮量)，實(shí)時反饋燒結(jié)過程。?
應(yīng)用場景中，其高壓燒結(jié)優(yōu)勢顯著：陶瓷行業(yè)用于氧化鋯、氮化硅陶瓷的燒結(jié)，提升陶瓷硬度(HRA≥90)與斷裂韌性(≥8MPa?m¹/²)；粉末冶金用于硬質(zhì)合金(如刀具、模具)的成型，確保合金致密度≥99%，提升耐磨性；復(fù)合材料用于碳纖維增強(qiáng)陶瓷基復(fù)合材料(CMC)的燒結(jié)，改善界面結(jié)合強(qiáng)度；新能源領(lǐng)域用于燃料電池石墨極板的燒結(jié)，降低極板孔隙率(≤2%)，提升導(dǎo)電性；航空航天用于耐高溫復(fù)合材料(如碳化硅復(fù)合材料)的成型，滿足發(fā)動機(jī)高溫部件需求。?
操作維護(hù)需注意：裝料前需清潔模具與坯體，去除雜質(zhì)，防止燒結(jié)后出現(xiàn)缺陷；加壓時需緩慢升壓(升壓速率0.1-0.5MPa/s)，避免坯體開裂；升溫速率根據(jù)材料調(diào)整(如陶瓷5℃/min，金屬10℃/min)；每次使用后清潔模具，去除殘留粉末，模具磨損后需及時修復(fù)(如表面噴涂耐磨涂層)；液壓系統(tǒng)需定期更換液壓油(每6個月一次)，檢查密封件(防止漏油)。?
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