磁場熱處理裝置具有以下特點:(1)進行磁場熱處理過程簡單、易操作;(2)可做磁場熱處理爐和普通管式爐兩用;(3)溫度和磁場范圍較寬;(4)可直接將樣品放入真空加熱腔內進行磁場熱處理,無需封石英管。

直流磁場

       直流磁場部分包括直流磁場調壓電源和直流磁場發生裝置。直流磁場調壓電源電路設計如圖2所示。直流磁場發生裝置外形尺寸為500 mm× 500mm× 750mm。為使磁場達到一般磁場熱處理要求,同時控制線圈外形尺寸不宜過大,需對線圈進行設計。設線圈長度為L, 線圈匝數為N, 線圈電流為I ,則磁場

選取N=4500匝,I =20A,L =350mm,則磁場約為3kOe。

圖2 直流磁場調壓電源電路圖

加熱系統

       加熱系統包括管式加熱爐和水冷裝置兩部分。其設計選擇主要基于以下四個方面的考慮:

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

     (2) 爐體外壁溫度。如圖1 所示, 熱處理爐外即為直流磁場發生裝置線圈。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計了水冷裝置。

     (3) 爐體尺寸不宜過大。眾所周知,爐腔內磁場不變,爐體尺寸越大,磁場線圈外形尺寸越大。因此既要保證爐腔內磁場要求,同時盡可能控制整套磁場熱處理爐置外形尺寸。

    (4) 無磁性要求。加熱系統內包括加熱絲、爐壁、水冷管等金屬部件均采用無磁性材料。

真空系統

      真空系統主要包括擴散泵、真空儀、真空爐腔和連接件等。對材料進行磁場熱處理過程中,為保證材料不被氧化需將樣品置于真空環境,因此通常在進行處理前先將樣品封入石英管中。為使磁場熱處理更為方便,本裝置在加熱爐內設計由無磁性不銹鋼材料制成的可自由安裝、取出的真空爐腔,通過法蘭與擴散泵連接。考慮到磁場熱處理過程中氣體被加熱,因此在進入擴散泵之前安裝了過濾裝置。

      磁場熱處理過程中由于爐壁厚度、抽真空等因素容易導致爐腔內控溫不準,為此,除在管式熱處理爐壁處設置了溫度傳感器外,還在真空腔內設計加入了一套溫控器。這樣即可在最大程度上對腔內溫度進行準確測控。