真空管式爐通過抽真空與精確控溫的結合，在密閉環(huán)境中實現(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)氣壓降至極低水平(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，確保材料表面純凈度。例如，在金屬燒結過程中，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，對爐管(石英管或剛玉管)內(nèi)的材料進行輻射加熱。
 

　　溫度控制：
 

　　溫控系統(tǒng)(如PID控制器)結合熱電偶傳感器，實時監(jiān)測爐內(nèi)溫度，并自動調(diào)節(jié)加熱功率，實現(xiàn)溫度精確控制(誤差通常≤±1℃)。
 

　　升溫速率需嚴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℃)。
 

　　氣體保護與工藝氣體引入(可選)
 

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

　　應用場景：
 

　　惰性氣體保護：防止材料氧化，如高溫退火；
 

　　活性氣體反應：參與材料合成或表面處理，如低壓滲碳。
 

　　二、關鍵結構組成
 

　　爐體
 

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

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

　　真空系統(tǒng)
 

　　包括機械泵、分子泵(或羅茨泵)、真空閥門和真空計。
 

　　工作流程：機械泵初步抽低真空(至10?¹ Pa)，分子泵進一步抽高真空(至10?³ Pa以下)，真空計實時監(jiān)測并反饋數(shù)據(jù)。
 

　　氣體輸送系統(tǒng)
 

　　由氣瓶、減壓閥、質(zhì)量流量計和進氣管道組成，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(或紅外測溫儀)和加熱電源。
 

　　功能：根據(jù)預設溫度曲線，自動調(diào)節(jié)加熱功率，并具備超溫報警和斷電保護功能。