Four à moufle en fibre céramique, programmable, à température contrôlée, 1200 degrés

Alors que la porte vitrée du laboratoire s'ouvrait, une vague de chaleur, accompagnée d'une fine poussière de métal, le fouetta au visage. L'ingénieur Li a ajusté ses lunettes. La courbe de température sur l'écran d'affichage grimpait à une vitesse de 3°C par seconde et le creuset en alumine dans la chambre du four émettait progressivement une lueur rouge orange-. Il s'agissait de la troisième expérience de frittage du nouveau matériau céramique ; les deux précédents avaient échoué en raison d'une transformation inégale de la phase cristalline.

"Nous avons atteint le seuil de 1 700-degrés", a déclaré l'assistant Xiao Wang, la voix tendue alors qu'il regardait les données du thermocouple. Sur l'écran de surveillance, une image thermique 3D a révélé une tache bleu clair sur la face arrière droite du four-signe d'une isolation vieillissante. L'ingénieur Li a rapidement réduit la puissance de chauffage et a dirigé un détecteur infrarouge vers la paroi du four. Les fissures étaient apparues 200 heures plus tôt que prévu, mais le problème le plus critique à ce moment-là était la zircone fondue stabilisée à l'yttrium dans le creuset.

Soudain, le capteur de pression a émis un bip. La pression du four augmentait anormalement, probablement à cause du gaz généré par le liant organique résiduel présent dans l'échantillon. "Déclenchez une décompression d'urgence." L'ingénieur Li a appuyé sur le bouton jaune et l'azote gazeux de la soupape de surpression s'est condensé en une brève brume blanche dans l'air. À travers la fenêtre d'observation, il a vu des cristaux dendritiques denses commencer à se former à la surface de l'échantillon -la structure même que l'équipe recherchait par solidification directionnelle.

À vingt mètres de là, dans la salle de contrôle, le professeur Chen de l'École de science et d'ingénierie des matériaux appuya son visage contre l'écran de surveillance. "Enregistrez l'heure!" sa voix est venue sur le système de sonorisation. "Le dépôt de vapeur a quatre minutes d'avance sur le calendrier..." Avant qu'il ait fini de parler, le four crépita soudainement avec le bruit de la fatigue du métal. L'ingénieur Li a attrapé une couverture anti-feu et s'est précipité vers la console de commande, tandis que Xiao Wang avait déjà activé le système de refroidissement d'urgence. Alors que le tuyau d'azote liquide sifflait et se déversait dans le four, tout le monde regardait les données fluctuantes - la valeur du test de constante diélectrique dépassait la limite théorique.

(I) Recherche sur les matériaux céramiques

Frittage de céramique à haute-performance : dans le domaine des matériaux céramiques, des fours à moufle à 1 700 °C peuvent être utilisés pour fritter diverses céramiques à haute-performance, telles que l'alumine, le nitrure de silicium et le carbure de silicium. En contrôlant avec précision la température et le processus de frittage, les céramiques peuvent améliorer efficacement leur densité, leur dureté, leur résistance et d'autres propriétés, leur permettant ainsi de répondre aux exigences d'application de domaines haut de gamme tels que l'aérospatiale, l'électronique et les machines. Par exemple, dans la fabrication de composants de moteurs d'avion, l'utilisation de matériaux céramiques hautes performances frittés à haute température peut améliorer la résistance à la chaleur et à l'usure des composants, réduire le poids du moteur et améliorer l'efficacité et la fiabilité du moteur.

Contrôle de la microstructure céramique : les chercheurs utilisent l'environnement à haute température-des fours à moufle pour étudier les changements microstructuraux des matériaux céramiques dans différentes conditions de frittage, telles que la croissance des grains, la formation des joints de grains et la transformation de phase. En optimisant le processus de frittage et en manipulant la microstructure des matériaux céramiques, leurs propriétés physiques et chimiques peuvent être encore améliorées, fournissant ainsi une base théorique et expérimentale pour la recherche et le développement de nouveaux matériaux céramiques.

(II) Industrie électronique

Frittage et conditionnement de puces de semi-conducteurs : Dans le processus de fabrication de semi-conducteurs, des fours à moufle sont utilisés pour le frittage et le conditionnement de puces. Le frittage à haute -température garantit une bonne connexion électrique et mécanique entre la puce et le substrat, améliorant ainsi les performances et la fiabilité de la puce. De plus, pendant le processus d'emballage, un contrôle précis de la température et de l'atmosphère empêche l'oxydation et la contamination des copeaux, garantissant ainsi la qualité et la stabilité des copeaux. Par exemple, dans la fabrication de puces de communication 5G, le contrôle de la température dans les fours à moufle à haute-température est crucial pour un conditionnement de puces à haute-performances et haute-fiabilité.

Traitement thermique des matériaux céramiques électroniques : Les matériaux céramiques électroniques tels que les céramiques piézoélectriques, les thermistances et les céramiques diélectriques sont largement utilisés dans l'industrie électronique. Un four à moufle à haute température de 1 700 °C-peut être utilisé pour traiter thermiquement ces matériaux, en ajustant leur structure cristalline et leurs propriétés électriques pour répondre aux exigences de performances de divers composants électroniques. Par exemple, le frittage et le recuit à haute température-des céramiques piézoélectriques peuvent optimiser leurs propriétés piézoélectriques, améliorant ainsi la sensibilité et la précision des éléments piézoélectriques tels que les capteurs et les actionneurs.

(III) Recherche et développement de nouveaux matériaux énergétiques

Préparation des matériaux de batterie au lithium-ion : les fours à moufle à haute-température jouent un rôle clé dans la recherche, le développement et la production de matériaux de cathode, de matériaux d'anode et de matériaux électrolytiques pour batteries au lithium-ion. Par exemple, le frittage à haute température de matériaux cathodiques de batteries lithium-ion, tels que le phosphate de fer et de lithium et les matériaux ternaires, peut contrôler la structure cristalline, la taille des particules et la morphologie des matériaux, améliorant ainsi leurs propriétés électrochimiques, telles que la capacité spécifique, la durée de vie et l'efficacité de charge/décharge. Les fours à moufle à haute -température sont également indispensables à la graphitisation des matériaux d'anode et à la synthèse de matériaux électrolytiques à l'état solide-, fournissant un support technique crucial pour améliorer les performances globales des batteries lithium-ion.

Traitement des matériaux des électrodes de pile à combustible : les matériaux d'électrode de pile à combustible, tels que les catalyseurs à base de platine-et les matériaux d'électrode composites à base de nanotubes de carbone, nécessitent un frittage et une activation à haute température pour améliorer leur activité catalytique, leur stabilité et leur conductivité.. 1700°C. Les fours à moufle à haute température-fournissent l'environnement précis à haute-température requis. pour répondre aux exigences des processus de préparation des matériaux d'électrodes de piles à combustible, favorisant le développement et l'application de la technologie des piles à combustible.

(IV) Enseignement expérimental dans les universités et les instituts de recherche

Enseignement expérimental en science des matériaux : les fours à moufle à haute température-de 1 700 ° C sont un élément clé de l'équipement expérimental dans l'enseignement expérimental lié à la science des matériaux-dans les universités. L'utilisation de fours à moufle pour des expériences de frittage de matériaux et de traitement thermique permet aux étudiants d'acquérir une compréhension directe des transformations physiques et chimiques des matériaux à haute température, de maîtriser les méthodes et compétences fondamentales pour la préparation des matériaux et le contrôle des performances, et de cultiver des compétences pratiques et une pensée scientifique innovante.

Projets de recherche : les instituts de recherche utilisent des fours à moufle-à haute température pour mener-des recherches de pointe en science des matériaux, en explorant les méthodes de synthèse, l'optimisation des performances et le potentiel d'application de nouveaux matériaux. Par exemple, dans la recherche sur les nanomatériaux, les matériaux composites, les matériaux intelligents et d'autres domaines, les fours à moufle à haute température-fournissent les conditions expérimentales nécessaires à la préparation à haute température-et aux tests de performances des matériaux, aidant ainsi les chercheurs à obtenir des résultats de recherche innovants et favorisant le progrès et le développement technologiques dans le domaine de la science des matériaux.