1000℃管式電爐是碳材料（如活性炭、炭纖維預制體、石墨粉體、多孔碳）燒結的理想設備，其氣氛精準可控、溫場均勻、結構緊湊的特點，能適配碳材料易氧化、需惰性 / 還原性氣氛保護的燒結需求，同時支持小批量實驗與工藝優化。

一、設備核心配置（碳材料燒結適配設計）

碳材料在空氣氛圍下 300℃以上即開始氧化，因此設備需重點保障氣氛密封性和加熱穩定性，具體配置如下表：

部件選型方案碳材料燒結適配優勢

爐殼304 不銹鋼雙層殼體 + 強制風冷耐腐蝕、易清潔，外殼溫度≤60℃，避免高溫燙傷；雙層結構隔絕外界空氣干擾

爐膛內襯氧化鋁纖維折疊塊（耐火度≥1400℃）低熱容、升溫快（5~15℃/min），降溫迅速，縮短燒結周期；無粘結劑，避免污染碳材料

加熱元件0Cr27Al7Mo2 鐵鉻鋁合金電阻絲1000℃長期穩定運行，壽命≥3000h；加熱均勻，溫場偏差 ±3℃，保證碳材料燒結一致性

爐管石英管（φ50~φ200mm）/ 石墨管石英管適配真空 / 惰性氣氛，透光性好，便于觀察燒結狀態；石墨管適配還原性氣氛，耐高溫且與碳材料相容性好

密封系統304 不銹鋼法蘭 + 氟橡膠密封圈密封性能優異，真空度可達 10?2Pa；可長期耐受 1000℃高溫工況，避免氣氛泄漏導致碳材料氧化

溫控系統30 段可編程 PID 儀表 + K 型熱電偶控溫精度 ±1℃，支持階梯升溫 / 保溫 / 降溫曲線；具備超溫、斷偶報警，防止溫度失控燒損碳材料

氣路系統質量流量計 + 三路氣體接口（進氣 / 出氣 / 放空）精準控制氮氣、氬氣、氫氣等氣體流量（0~50L/min）；支持氣氛置換、持續通氣、真空燒結三種模式

二、碳材料燒結核心工藝分析（1000℃工況）

碳材料燒結的核心目標是提高材料致密度、增強力學性能、優化孔隙結構，不同碳材料的燒結工藝存在差異，以下是典型材料的工藝參數與要點：

1. 活性炭材料活化燒結

核心目的：通過高溫燒結 + 惰性氣氛保護，優化活性炭孔隙結構，提升比表面積。

工藝參數

升溫速率：5℃/min（低溫段 0~500℃）→ 3℃/min（500~1000℃），避免升溫過快導致孔隙塌陷。

保溫時間：2~4h（根據活性炭粒徑調整，粒徑越大保溫時間越長）。

氣氛選擇：氮氣 / 氬氣持續通氣，流量 10~20L/min，隔絕空氣防止氧化。

關鍵要點：燒結后需自然冷卻至 200℃以下再停止通氣，防止高溫活性炭與空氣接觸自燃。

2. 炭纖維預制體固化燒結

核心目的：使炭纖維預制體中的粘結劑碳化，增強纖維間結合力，提升整體強度。

工藝參數

升溫速率：2℃/min（0~300℃，粘結劑軟化階段）→ 5℃/min（300~1000℃，粘結劑碳化階段）。

保溫時間：1~2h，保證粘結劑充分碳化。

氣氛選擇：真空（10?1~10?2Pa）或氬氣保護，真空環境可去除碳化過程中產生的揮發性氣體。

關鍵要點：低溫段需緩慢升溫，避免粘結劑快速分解導致預制體開裂。

3. 石墨粉體燒結成型

核心目的：通過高溫燒結使石墨粉體顆粒重排、結合，形成致密石墨塊。

工藝參數

升溫速率：5℃/min（0~1000℃），石墨導熱性好，可快速升溫。

保溫時間：3~5h，保證顆粒充分結合。

氣氛選擇：氬氣保護或氫氣還原性氣氛，氫氣氣氛可去除石墨表面微量氧化物，提升純度。

關鍵要點：裝樣時需將粉體壓制成型，試樣與爐管內壁保持≥15mm 距離，避免局部過熱。

三、設備操作與碳材料燒結注意事項

1. 操作規范（核心是防氧化）

裝樣前準備：清理爐管內殘留雜質，確保密封法蘭清潔；將碳材料試樣置于爐膛恒溫區，使用石墨坩堝或石英舟裝載（避免金屬容器污染）。

氣氛置換：先通入惰性氣體（如氬氣）置換爐管內空氣，置換時間≥10min，氣體流量 20~30L/min，確保氧含量降至 100ppm 以下。

升溫與保溫：嚴格按照預設工藝曲線升溫，1000℃保溫期間保持氣氛穩定；嚴禁在高溫階段中斷通氣或引入空氣。

降溫階段：停止加熱后，保持氣體流通，自然冷卻至 200℃以下再關閉氣路、打開爐門；嚴禁高溫開蓋。

2. 維護重點（保障設備穩定性與試樣純度）

爐管清潔：每次燒結后，及時清理爐管內的碳粉殘留，避免下次實驗時碳粉高溫氧化影響氣氛純度；石英管若出現積碳，可用稀釋液清洗（注意防護）。

密封系統維護：定期檢查法蘭密封圈，若出現老化、變形及時更換，防止氣氛泄漏；真空燒結后，需清潔密封面的粉塵，保證密封效果。

加熱元件檢查：每月測量電阻絲阻值，若偏差超過 10%，及時更換，避免溫場不均導致碳材料燒結效果波動。

四、選型建議（按碳材料類型與實驗規模）

實驗需求推薦爐管規格核心配置選擇

活性炭 / 多孔碳小試樣研發φ50~φ80mm 石英管單溫區 + 氮氣 / 氬氣氣路 + 基礎真空系統

炭纖維預制體燒結φ100~φ150mm 石英管單溫區 + 高精度真空系統（10?2Pa）

石墨粉體中試試樣成型φ150~φ200mm 石墨管單溫區 + 氫氣 / 氬氣雙氣路 + 流量精準控制