磁場(chǎng)熱處理裝置具有以下特點(diǎn):(1)進(jìn)行磁場(chǎng)熱處理過(guò)程簡(jiǎn)單、易操作;(2)可做磁場(chǎng)熱處理爐和普通管式爐兩用;(3)溫度和磁場(chǎng)范圍較寬;(4)可直接將樣品放入真空加熱腔內(nèi)進(jìn)行磁場(chǎng)熱處理,無(wú)需封石英管。

直流磁場(chǎng)

       直流磁場(chǎng)部分包括直流磁場(chǎng)調(diào)壓電源和直流磁場(chǎng)發(fā)生裝置。直流磁場(chǎng)調(diào)壓電源電路設(shè)計(jì)如圖2所示。直流磁場(chǎng)發(fā)生裝置外形尺寸為500 mm× 500mm× 750mm。為使磁場(chǎng)達(dá)到一般磁場(chǎng)熱處理要求,同時(shí)控制線圈外形尺寸不宜過(guò)大,需對(duì)線圈進(jìn)行設(shè)計(jì)。設(shè)線圈長(zhǎng)度為L(zhǎng), 線圈匝數(shù)為N, 線圈電流為I ,則磁場(chǎng)

選取N=4500匝,I =20A,L =350mm,則磁場(chǎng)約為3kOe。

圖2 直流磁場(chǎng)調(diào)壓電源電路圖

加熱系統(tǒng)

       加熱系統(tǒng)包括管式加熱爐和水冷裝置兩部分。其設(shè)計(jì)選擇主要基于以下四個(gè)方面的考慮:

      (1)最高加熱溫度要求。由于Fe的居里溫度為770℃,而通常進(jìn)行研究的磁性材料大多為Fe基磁性材料,因此對(duì)加熱爐最高加熱溫度設(shè)計(jì)為800℃。

     (2) 爐體外壁溫度。如圖1 所示, 熱處理爐外即為直流磁場(chǎng)發(fā)生裝置線圈。為保證線圈的正常工作, 必須控制熱處理爐外壁溫度。因此在爐壁與加熱絲之間設(shè)計(jì)了水冷裝置。

     (3) 爐體尺寸不宜過(guò)大。眾所周知,爐腔內(nèi)磁場(chǎng)不變,爐體尺寸越大,磁場(chǎng)線圈外形尺寸越大。因此既要保證爐腔內(nèi)磁場(chǎng)要求,同時(shí)盡可能控制整套磁場(chǎng)熱處理爐置外形尺寸。

    (4) 無(wú)磁性要求。加熱系統(tǒng)內(nèi)包括加熱絲、爐壁、水冷管等金屬部件均采用無(wú)磁性材料。

真空系統(tǒng)

      真空系統(tǒng)主要包括擴(kuò)散泵、真空儀、真空爐腔和連接件等。對(duì)材料進(jìn)行磁場(chǎng)熱處理過(guò)程中,為保證材料不被氧化需將樣品置于真空環(huán)境,因此通常在進(jìn)行處理前先將樣品封入石英管中。為使磁場(chǎng)熱處理更為方便,本裝置在加熱爐內(nèi)設(shè)計(jì)由無(wú)磁性不銹鋼材料制成的可自由安裝、取出的真空爐腔,通過(guò)法蘭與擴(kuò)散泵連接。考慮到磁場(chǎng)熱處理過(guò)程中氣體被加熱,因此在進(jìn)入擴(kuò)散泵之前安裝了過(guò)濾裝置。

      磁場(chǎng)熱處理過(guò)程中由于爐壁厚度、抽真空等因素容易導(dǎo)致?tīng)t腔內(nèi)控溫不準(zhǔn),為此,除在管式熱處理爐壁處設(shè)置了溫度傳感器外,還在真空腔內(nèi)設(shè)計(jì)加入了一套溫控器。這樣即可在最大程度上對(duì)腔內(nèi)溫度進(jìn)行準(zhǔn)確測(cè)控。