真空箱式电阻炉是什么设备

结构组成

真空箱式电阻炉的结构围绕 “真空密封 + 电阻加热 + 精准控温" 设计，与气氛炉的核心区别是无气氛通入系统，强化了真空获取与维持能力，具体部件如下：

结构模块核心部件及配置关键功能与技术要点

炉体与炉膛外层：碳钢 / 不锈钢焊接壳体（气密性焊接，耐压≥0.1MPa）

内衬：莫来石砖 / 氧化铝纤维（耐高温、低放气率）

保温层：多层隔热屏（不锈钢箔 + 氧化铝纤维，降低热辐射损失）提供真空密闭腔体；低放气率内衬减少真空环境下的气体释放；隔热屏大幅提升保温效果，降低能耗

加热系统加热元件：镍铬电阻丝（≤1000℃）、硅碳棒（1200-1600℃）、硅钼棒（1600-1800℃）、石墨加热器（≤2200℃）

热电偶：K/S/B 型（配陶瓷 / 金属保护管，避免真空下污染）电阻发热体通电产生焦耳热，以热辐射为主要传热方式；加热元件需适配真空环境（如石墨加热器无氧化损耗）

真空系统真空泵组：机械泵（粗抽至 10⁻¹ Pa）、罗茨泵（中真空至 10⁻³ Pa）、分子泵（高真空至 10⁻⁵~10⁻⁷ Pa）

真空阀门：真空挡板阀、放气阀

测量元件：真空规管（热偶规 / 电离规）实现不同等级真空度；真空规管实时监测炉膛真空度，反馈至控制系统；高真空工况需配套真空烘烤装置

炉门与密封炉门结构：手动 / 电动压紧炉门

密封件：氟橡胶密封圈（≤200℃）、金属 C 形圈（≤800℃，高真空 / 高温工况）

压紧机构：螺旋 / 杠杆 / 液压压紧氟橡胶密封适配中低温，金属密封适配高温高真空；强力压紧保证炉膛气密性，防止空气渗漏

温控与安全系统控制器：PLC+PID 多段程序控温

保护装置：过热保护、断偶报警、真空低限联锁（真空未达标不加热）、开门断电保护精准控制升温 / 保温 / 降温曲线；真空低限联锁防止样品氧化；多重保护避免设备故障与人员损伤

辅助系统水冷系统（炉门、加热元件接线柱、真空泵冷却）

真空烘烤系统（高真空工况，去除炉膛吸附气体）水冷避免高温部件过热；真空烘烤提升真空极限，减少气体残留

二、 工作原理

真空箱式电阻炉的工作流程核心是 “真空获取 - 电阻加热 - 保温处理 - 冷却泄压"，具体步骤如下：

真空获取与维持

关闭炉门并压紧密封，启动真空泵组：先由机械泵粗抽炉膛空气至 10⁻¹ Pa，再启动罗茨泵 / 分子泵抽至工艺要求的真空度（如 10⁻³~10⁻⁵ Pa）；高真空工况需开启真空烘烤，加热炉膛至 200-300℃，去除内衬与样品表面吸附的气体，进一步提升真空度。真空规管实时监测真空度，达到设定值后，真空泵组自动转为 “保压模式"，维持真空稳定。

电阻加热与精准控温

确认真空度达标后，启动加热程序：加热元件通电产生焦耳热，通过热辐射传递至炉膛与样品，实现升温；热电偶实时采集温度信号，反馈至 PID 控制器，动态调节加热功率，严格按照预设的升温速率（0.1-20℃/min）、保温温度和时间运行，保证炉膛有效工作区温场均匀性（±3-5℃）。

真空环境下的热处理

在真空氛围中，样品表面的氧化物会发生真空脱氧反应（如金属氧化物分解为金属单质和氧气，氧气被真空泵抽走），实现无氧化热处理；同时，真空环境隔绝了空气杂质，避免样品污染，适用于高纯材料的制备。

冷却与泄压

保温结束后，停止加热，优先采用真空自然冷却（降温速率较慢，避免样品变形开裂）；若需加速冷却，可充入高纯惰性气体（如 Ar）进行真空气冷，或开启水冷系统辅助降温。待炉膛温度降至≤100℃后，缓慢打开放气阀，使炉膛恢复常压，再打开炉门取出样品。