在真空炉中,石墨衔接片(用于电极、加热棒或结构件之间的导电/传力衔接)的工作压力规划需同时考虑 电气性能、机械强度、热膨胀匹配 和 真空环境适应性 。以下是关键参数与规划关键:
1.工作压力核心参数
触摸压力 0.3~1.5MPa 电流密度、触摸电阻、石墨强度
热膨胀压力 ΔP≈0.2~0.8MPa(升温时) 线膨胀系数差(石墨vs金属电极)
2.触摸压力规划关键
压力上限操控
避免石墨碎裂 :
等静压石墨抗压强度一般为80120MPa,规划压力≤1/5强度值(即≤16 24MPa)。
含螺纹/沟槽的衔接片需部分压力≤10MPa。
3.真空环境特别考量
放气操控:
选用低孔隙率高纯石墨(孔隙率<5%),削减气体释放。
预烧处理(1200℃真空退火)可下降放气率30%以上。
密封规划 :
金属-石墨界面选用铜/银箔软垫片(厚度0.1~0.3mm),补偿热膨胀差。
螺栓衔接时需加装弹簧垫圈(如Inconel 718),保持压力稳定。
4.热膨胀压力办理缓解措施 :
选用浮动衔接结构(如石墨球面接头)。
规划热膨胀补偿间隙(一般每100mm留0.2~0.5mm间隙)。
5.典型衔接结构计划
特点
平面法兰衔接
螺栓均匀加压,适合低电流(<500A)
锥面压接
自紧式密封,触摸压力可达1.2MPa
多层叠片式
涣散热应力,用于大尺度电极(>200mm)
6.验证与测试办法
触摸电阻测试 :
四线法测量压接前后的电阻变化(要求ΔR<10%)。
真空检漏 :
氦质谱仪检测。
热循环试验 :
室温→1200℃循环20次后,检查压力衰减(应<15%)。
总结
石墨衔接片的工作压力需满意:
电气需求 (低触摸电阻) + 机械安全 (不碎裂) + 真空兼容 (低放气/密封)。
惯例使用 :0.5~1MPa触摸压力,合作弹性补偿结构。
高温场景 (>1500℃):优先选用锥面衔接,并预留热膨胀间隙。
关键体系 :建议实时监测衔接处温度与电阻(如嵌入光纤传感器)。
