CN103868354A - 一种微波烧结用保温装置 - Google Patents

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Abstract

本发明属于微波烧结技术领域，公开了一种微波烧结用保温装置。所述装置包括莫来石箱体、氧化铝泡沫砖、第一氧化铝纤维棉、带弧形槽的氧化铝泡沫砖、第二氧化铝纤维棉、刚玉坩埚、氧化铝纤维棉盖子、莫来石盖子、块状氧化铝泡沫砖、第三氧化铝纤维棉。本装置承受烧结温度可以达到1800摄氏度，而且温度分布均匀。此外还有升温速度快，结构简单，成本低廉的特点。

Description

一种微波烧结用保温装置
技术领域
本发明属于微波烧结技术领域，特别是一种微波烧结用保温装置。
背景技术
微波烧结制备陶瓷材料的过程中需要的烧结温度比较高，相应对于专用保温装置设计更为苛刻。目前，由于不合理的保温装置的设计会造成升温速度缓慢和达不到烧结温度的问题。
微波烧结技术保温装置设计较常见的是将碳化硅棒置于一个整体的保温装置内，或者是碳化硅棒固定在坩埚四周。前者保温装置整体化，不利于局部保温材料的更换，造成资源浪费，后者保温效果差，很难达到高的烧结温度。
由上可知，现有技术均不能很好的对烧结对象进行保温。
发明内容
本发明所解决的技术问题在于提供一种保温效果好、升温速度快，保温零部件更换方便、成本低廉的微波烧结用保温装置。
实现本发明目的的技术解决方案为：一种微波烧结用保温装置，包括莫来石箱体、氧化铝泡沫砖、第一氧化铝纤维棉、带弧形槽的氧化铝泡沫砖、第二氧化铝纤维棉、刚玉坩埚、氧化铝纤维棉盖子、莫来石盖子、块状氧化铝泡沫砖、第三氧化铝纤维棉；所述氧化铝泡沫砖、第一氧化铝纤维棉、带弧形槽的氧化铝泡沫砖、第二氧化铝纤维棉、刚玉坩埚均位于莫来石箱体内，其中氧化铝泡沫砖位于莫来石箱体的底部，氧化铝泡沫砖的上方设置第一氧化铝纤维棉，第一氧化铝纤维棉的上方设置带弧形槽的氧化铝泡沫砖、第二氧化铝纤维棉、刚玉坩埚和块状氧化铝泡沫砖，其中第二氧化铝纤维棉包覆在刚玉坩埚的外周，刚玉坩埚的内部放置烧结体，第二氧化铝纤维棉的外侧设置两块带弧形槽的氧化铝泡沫砖，第二氧化铝纤维棉位于两块带弧形槽的氧化铝泡沫砖的弧形槽之间，两块带弧形槽的氧化铝泡沫砖与莫来石箱体之间设置第三氧化铝纤维棉，两块带弧形槽的氧化铝泡沫砖之间还设置块状氧化铝泡沫砖；带弧形槽的氧化铝泡沫砖、第二氧化铝纤维棉和刚玉坩埚的上方设置氧化铝纤维棉盖子，氧化铝纤维棉盖子的上方设置莫来石盖子，其中氧化铝纤维棉盖子和莫来石盖子的中部均开有通孔，两个通孔的中心线重合。
本发明与现有技术相比，其显著优点为：1）本装置承受烧结温度可以达到1800摄氏度，而且温度分布均匀；2）本装置可以承受温度骤变，并且结构简单、成本低廉，具有很高的实用价值；3）在烧结过程中温度的骤变会引起氧化铝泡沫砖比较薄的部分开裂，最终导致整个氧化铝泡沫砖整体浪费，本发明在两块自制带弧形槽氧化铝泡沫砖之间采用长方块状氧化铝泡沫砖连接，这样就可以大大减轻及氧化铝泡沫砖开裂的程度，即使开裂更换也非常方便；4）刚玉坩埚外有氧化铝纤维棉、氧化铝泡沫砖、莫来石箱体的三重密封，最大程度上减少了缝隙的存在，因此此装置保温效果好、烧结速度快；由于莫来石箱体对称性强，在使用过程中温度分布均匀。
下面结合附图对本发明作进一步详细描述。
附图说明
图1是本发明的微波烧结用保温装置剖视图。
图2是本发明的微波烧结用保温装置除去盖子的俯视图。
图中：1-莫来石箱体；2-氧化铝泡沫砖；3-第一氧化铝纤维棉；4-带弧形槽氧化铝泡沫砖；5-第二氧化铝纤维棉；6-刚玉坩埚；7-烧结体；8-氧化铝纤维棉盖子；9-红外测温孔；10-莫来石盖子；11-块状氧化铝泡沫砖；12-第三氧化铝纤维棉。
具体实施方式
本发明的一种微波烧结用保温装置，包括莫来石箱体1、氧化铝泡沫砖2、第一氧化铝纤维棉3、带弧形槽的氧化铝泡沫砖4、第二氧化铝纤维棉5、刚玉坩埚6、氧化铝纤维棉盖子8、莫来石盖子10、块状氧化铝泡沫砖11、第三氧化铝纤维棉12；
所述氧化铝泡沫砖2、第一氧化铝纤维棉3、带弧形槽的氧化铝泡沫砖4、第二氧化铝纤维棉5、刚玉坩埚6均位于莫来石箱体1内，其中氧化铝泡沫砖2位于莫来石箱体1的底部，氧化铝泡沫砖2的上方设置第一氧化铝纤维棉3，第一氧化铝纤维棉3的上方设置带弧形槽的氧化铝泡沫砖4、第二氧化铝纤维棉5、刚玉坩埚6和块状氧化铝泡沫砖11，其中第二氧化铝纤维棉5包覆在刚玉坩埚6的外周，刚玉坩埚6的内部放置烧结体7，第二氧化铝纤维棉5的外侧设置两块带弧形槽的氧化铝泡沫砖4，第二氧化铝纤维棉5位于两块带弧形槽的氧化铝泡沫砖4的弧形槽之间，两块带弧形槽的氧化铝泡沫砖4与莫来石箱体1之间设置第三氧化铝纤维棉12，两块带弧形槽的氧化铝泡沫砖4之间还设置块状氧化铝泡沫砖11；带弧形槽的氧化铝泡沫砖4、第二氧化铝纤维棉5和刚玉坩埚6的上方设置氧化铝纤维棉盖子8，氧化铝纤维棉盖子8的上方设置莫来石盖子10，其中氧化铝纤维棉盖子8和莫来石盖子10的中部均开有通孔，两个通孔的中心线重合。
所述莫来石箱体1的内腔为方形或圆形。
所述刚玉坩埚6为碗形或圆柱形。
所述带弧形槽氧化铝泡沫砖4的弧形槽弧度与刚玉坩埚6外侧的弧度一致。
微波烧结保温装置对保温材料的要求尤为苛刻，有以下几点：1)所选保温材料必须透波，并且不能反射微波，否则会影响烧结体吸波；2）所选保温材料必须能承受较高的温度；3)所选保温材料须导热性能差。本装置所选的材料均符合上述要求：莫来石箱体、氧化铝泡沫砖、氧化铝纤维棉、刚玉坩埚均是透波材料且导热系数低，与烧结体直接接触的刚玉坩埚能承受1800以上的温度。
本发明的微波烧结专用保温装置，所述装置包括莫来石箱体、带孔的莫来石盖子、带孔的氧化铝纤维棉盖子、氧化铝纤维棉、自制带弧形槽氧化铝泡沫砖、刚玉坩埚。莫来石箱体内部有一端与外界连通的空腔，所述空腔底部填充有与所述空腔横截面相匹配的氧化铝泡沫砖，所述氧化铝泡沫砖上面铺有一层与所述氧化铝泡沫砖横截面相匹配氧化铝纤维棉，氧化铝纤维棉上面中央位置放置刚玉坩埚，所述刚玉坩埚外圈依次为：氧化铝纤维棉、氧化铝泡沫砖，所述刚玉坩埚上面依次为带孔氧化铝纤维棉盖子、带孔莫来石盖子。
该微波烧结专用保温装置主要包括：莫来石箱体（设计厚度为30mm）、氧化铝纤维棉（设计厚度为20mm）、带孔的莫来石盖子（设计厚度为40mm）、带孔的氧化铝纤维棉盖子（设计厚度为20mm）、自制带弧形槽氧化铝泡沫砖（设计弧度半径为30～40mm）、刚玉坩埚（设计厚度为3～5mm）。
莫来石箱体内部有一端与外界连通的空腔，空腔底部填充氧化铝泡沫砖，氧化铝泡沫砖上面铺有一层与所述氧化铝泡沫砖横截面相匹配氧化铝纤维棉，氧化铝纤维棉上面中央位置放置刚玉坩埚，刚玉坩埚外圈依次为：氧化铝纤维棉、氧化铝泡沫砖，刚玉坩埚上面依次为带孔氧化铝纤维棉盖子、带孔莫来石盖子。
原料选用自制烧结Al2O3基陶瓷坯体，主要化学成分是Al2O3（粒度为0.6μm）、TiC（1μm），尺寸为13mm*13mm*7mm。将坯体埋于保温装置中，将专用保温装置一同放入微波谐振腔内，调整好红外测温仪与陶瓷坯体的相对位置（保证红外光穿过专用保温装置的红外测温探孔，然后直接射到陶瓷坯体表面），开启微波电源，调节输入功率，在低温阶段以平均10～20℃/min的速度缓慢升温，防止因气体排出剧烈导致样品开裂；待排气结束后，调节微波功率，以平均30～50℃/min的速度升温，匀速升温至1800℃，保温10min，随后随炉冷却至室温。得到陶瓷样品。其致密度达到99.5%，能满足使用要求。整个烧结过程历史60min。
上述微波真空烧结炉微波频率为2.45GHz，最大输出功率为5KW。6个磁控管分别在腔体上方和下方，保证微波场分布均匀。红外测温仪可以实时监测谐振腔内样品温度，所测温度范围为350～1800℃
由上可知，本发明的装置可以承受较高烧结温度，而且温度分布均匀，此外还有升温速度快，保温性能好，结构简单，成本低廉的特点，完全满足微波烧结用保温装置的要求，具有很高的实用价值。

Claims (4)

1.一种微波烧结用保温装置，其特征在于，包括莫来石箱体（1）、氧化铝泡沫砖（2）、第一氧化铝纤维棉（3）、带弧形槽的氧化铝泡沫砖（4）、第二氧化铝纤维棉（5）、刚玉坩埚（6）、氧化铝纤维棉盖子（8）、莫来石盖子（10）、块状氧化铝泡沫砖(11)、第三氧化铝纤维棉（12）；
所述氧化铝泡沫砖（2）、第一氧化铝纤维棉（3）、带弧形槽的氧化铝泡沫砖（4）、第二氧化铝纤维棉（5）、刚玉坩埚（6）均位于莫来石箱体（1）内，其中氧化铝泡沫砖（2）位于莫来石箱体（1）的底部，氧化铝泡沫砖（2）的上方设置第一氧化铝纤维棉（3），第一氧化铝纤维棉（3）的上方设置带弧形槽的氧化铝泡沫砖（4）、第二氧化铝纤维棉（5）、刚玉坩埚（6）和块状氧化铝泡沫砖(11)，其中第二氧化铝纤维棉（5）包覆在刚玉坩埚（6）的外周，刚玉坩埚（6）的内部放置烧结体（7），第二氧化铝纤维棉（5）的外侧设置两块带弧形槽的氧化铝泡沫砖（4），第二氧化铝纤维棉（5）位于两块带弧形槽的氧化铝泡沫砖（4）的弧形槽之间，两块带弧形槽的氧化铝泡沫砖（4）与莫来石箱体（1）之间设置第三氧化铝纤维棉（12），两块带弧形槽的氧化铝泡沫砖（4）之间还设置块状氧化铝泡沫砖(11)；带弧形槽的氧化铝泡沫砖（4）、第二氧化铝纤维棉（5）和刚玉坩埚（6）的上方设置氧化铝纤维棉盖子（8），氧化铝纤维棉盖子（8）的上方设置莫来石盖子（10），其中氧化铝纤维棉盖子（8）和莫来石盖子（10）的中部均开有通孔，两个通孔的中心线重合。
2.根据权利要求1所述的微波烧结用保温装置，其特征在于，所述莫来石箱体（1）的内腔为方形或圆形。
3.根据权利要求1所述的微波烧结用保温装置，其特征在于，所述刚玉坩埚（6）为碗形或圆柱形。
4.根据权利要求1或3所述的微波烧结用保温装置，其特征在于，所述带弧形槽氧化铝泡沫砖（4）的弧形槽弧度与刚玉坩埚（6）外侧的弧度一致。
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