电热元件在工业、日常生活等各个方面有着广泛的应用。他有加热效率高、加热速率快、控制方便、体积小巧、无废物污染等诸多优点。目前市场上所用的电热元件的工作温度最高不超过700℃。本研究将研制一种新型的电热元件,可在5秒中之内迅速升至1000℃的高温,并在真空或空气环境中稳定工作60秒。这种升温迅速,高温稳定,体积小巧,控制方便的高温陶瓷电热元件将有待于应用到航天上或其他特殊的领域中。实验设计及方法高温电热元件的工作要求如下:工作温度高于1000℃,消耗功率为20～40W,工作电压低于40V,工作时间为60s,工作环境为大气环境和真空环境。因此,制备电热元件要经3个过程。电热元件的设计:电热元件由陶瓷基片和电热丝组成,为减小体积、减轻质量并使陶瓷片快速均匀升温,陶瓷片的尺寸设计为8mm×10mm×0.6mm。为使电热丝能均匀加热陶瓷片的前端,电热丝呈“几”型图案分布于陶瓷片双面,线条数目为10;(2)陶瓷片和电热丝材料的选取:陶瓷片瞬时到达高温,需具有高的热导率、优异的抗热震性;电热丝也要具有高熔点、低电阻率、良好的高温抗氧化性。设计并制备了AlN电热元件,电热元件由AlN陶瓷基片及其附着其上的通电线路Pt组成。利用丝网印刷的方法在AlN表面进行Pt浆料布线,线条数目为10。烧成温度选为1000℃和1300℃。用红外测温仪测量不同电压下的电热元件的工作温度。研究发现,1300℃烧成的电热元件可稳定工作于1000℃以上,符合设计要求。 |
