真空管式爐通過抽真空與精確控溫的結(jié)合，在密閉環(huán)境中實(shí)現(xiàn)材料的高溫處理，其核心原理及工作流程如下：

　　一、核心工作原理

　　真空環(huán)境建立

　　通過真空泵將爐內(nèi)氣壓降低水平(通常為10?3 Pa至10?? Pa)，形成接近無氧的低壓環(huán)境。

　　目的：避免材料在高溫下與氧氣、水蒸氣等氣體發(fā)生氧化、揮發(fā)或污染反應(yīng)，確保材料表面純凈度。例如，在金屬燒結(jié)過程中，真空環(huán)境可減少氧化物雜質(zhì)，提升材料致密度。

　　加熱與控溫

　　加熱元件：采用電阻絲(如鐵鉻鋁、鎳鉻合金)或石墨加熱器，通過電能轉(zhuǎn)化為熱能，對(duì)爐管(石英管或剛玉管)內(nèi)的材料進(jìn)行輻射加熱。

　　溫度控制：

　　溫控系統(tǒng)(如PID控制器)結(jié)合熱電偶傳感器，實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)爐內(nèi)溫度，并自動(dòng)調(diào)節(jié)加熱功率，實(shí)現(xiàn)溫度精確控制(誤差通常≤±1℃)。

　　升溫速率需嚴(yán)格遵循材料工藝要求，例如：

　　500℃以下：≤5℃/min；

　　500℃～800℃：≤10℃/min；

　　800℃～1000℃：≤5℃/min。

　　最高使用溫度受爐管材質(zhì)限制(如石英管≤1100℃，剛玉管≤1600℃)。

　　氣體保護(hù)與工藝氣體引入(可選)

　　在真空環(huán)境基礎(chǔ)上，可通入惰性氣體(如氬氣、氮?dú)?或活性氣體(如氫氣、乙炔)，形成特定氣氛條件。

　　應(yīng)用場(chǎng)景：

　　惰性氣體保護(hù)：防止材料氧化，如高溫退火；

　　活性氣體反應(yīng)：參與材料合成或表面處理，如低壓滲碳。

　　二、關(guān)鍵結(jié)構(gòu)組成

　　爐體

　　由雙層水冷不銹鋼外殼構(gòu)成，內(nèi)層為加熱腔體，外層為冷卻水套，通過循環(huán)水冷卻防止?fàn)t殼過熱變形。

　　爐管(石英管或剛玉管)為反應(yīng)容器，需具備高透熱性、耐高溫性和化學(xué)穩(wěn)定性。

　　真空系統(tǒng)

　　包括機(jī)械泵、分子泵(或羅茨泵)、真空閥門和真空計(jì)。

　　工作流程：機(jī)械泵初步抽低真空(至10?1 Pa)，分子泵進(jìn)一步抽高真空(至10?3 Pa以下)，真空計(jì)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)并反饋數(shù)據(jù)。

　　氣體輸送系統(tǒng)

　　由氣瓶、減壓閥、質(zhì)量流量計(jì)和進(jìn)氣管道組成，用于精確控制工藝氣體的流量和壓力。

　　分壓控制：通過調(diào)節(jié)氣體流量，實(shí)現(xiàn)爐內(nèi)壓力在0.01 Torr至10 Torr范圍內(nèi)的精確調(diào)控。

　　溫控系統(tǒng)

　　包含溫度控制器、熱電偶(或紅外測(cè)溫儀)和加熱電源。

　　功能：根據(jù)預(yù)設(shè)溫度曲線，自動(dòng)調(diào)節(jié)加熱功率，并具備超溫報(bào)警和斷電保護(hù)功能。