高真空磁场热处理装置的结构、性能特点

       磁场热处理装置具有以下特点:(1)进行磁场热处理过程简单、易操作;(2)可做磁场热处理炉和普通管式炉两用;(3)温度和磁场范围较宽;(4)可直接将样品放入真空加热腔内进行磁场热处理,无需封石英管。

直流磁场

       直流磁场部分包括直流磁场调压电源和直流磁场发生装置。直流磁场调压电源电路设计如图2所示。直流磁场发生装置外形尺寸为500 mm× 500mm× 750mm。为使磁场达到一般磁场热处理要求,同时控制线圈外形尺寸不宜过大,需对线圈进行设计。设线圈长度为L, 线圈匝数为N, 线圈电流为I ,则磁场

选取N=4500匝,I =20A,L =350mm,则磁场约为3kOe。

图2 直流磁场调压电源电路图

加热系统

       加热系统包括管式加热炉和水冷装置两部分。其设计选择主要基于以下四个方面的考虑:

      (1)最高加热温度要求。由于Fe的居里温度为770℃,而通常进行研究的磁性材料大多为Fe基磁性材料,因此对加热炉最高加热温度设计为800℃。

     (2) 炉体外壁温度。如图1 所示, 热处理炉外即为直流磁场发生装置线圈。为保证线圈的正常工作, 必须控制热处理炉外壁温度。因此在炉壁与加热丝之间设计了水冷装置。

     (3) 炉体尺寸不宜过大。众所周知,炉腔内磁场不变,炉体尺寸越大,磁场线圈外形尺寸越大。因此既要保证炉腔内磁场要求,同时尽可能控制整套磁场热处理炉置外形尺寸。

    (4) 无磁性要求。加热系统内包括加热丝、炉壁、水冷管等金属部件均采用无磁性材料。

真空系统

      真空系统主要包括扩散泵、真空仪、真空炉腔和连接件等。对材料进行磁场热处理过程中,为保证材料不被氧化需将样品置于真空环境,因此通常在进行处理前先将样品封入石英管中。为使磁场热处理更为方便,本装置在加热炉内设计由无磁性不锈钢材料制成的可自由安装、取出的真空炉腔,通过法兰与扩散泵连接。考虑到磁场热处理过程中气体被加热,因此在进入扩散泵之前安装了过滤装置。

      磁场热处理过程中由于炉壁厚度、抽真空等因素容易导致炉腔内控温不准,为此,除在管式热处理炉壁处设置了温度传感器外,还在真空腔内设计加入了一套温控器。这样即可在最大程度上对腔内温度进行准确测控。