CN104596235A - 一种复合式微波烧结炉 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种复合式微波烧结炉，主要用于大尺寸纳米陶瓷材料的烧结。由电加热控制系统、微波控制系统和长方体形加热炉体三部分构成，电加热控制系统控制炉体的电加热程序，微波控制系统控制炉体的微波加热程序，两套控制系统可以对炉体进行单独的电加热或者微波加热，也可同时进行复合烧结，炉体可在常压下烧结，也可在真空环境下烧结，从而达到不同的烧结效果。

Description

一种复合式微波烧结炉

技术领域

本发明属于陶瓷烧结技术领域，尤其涉及一种复合式微波烧结炉，具体为一种微波与电阻复合加热的烧结炉及其使用方法，主要用于大尺寸纳米陶瓷的烧结。

背景技术

烧结是陶瓷领域材料制备过程的一个重要环节，通过对粉体或者由粉体制成的坯体按一定的程序和温度进行加热，使得粉体间空隙减少，粉体发生聚集，其内部显微结构发生了明显的变化，导致材料致密化，提升了材料的性能，甚至会得到一些新的物理化学性质。烧结过程的好坏可以直接影响到陶瓷的最终性能，因此烧结方式的选择对于陶瓷的制备过程显得极其重要。

目前烧结过程中常见的烧结炉是电阻式烧结炉，其加热方式主要是电流流过高电阻率的加热元器件，在炉体内部产生大量的热量，这些热量通过热辐射和对流的方式传递到炉内的材料的外部，热量再通过热传导的方式由材料表面向内部转移，最终使得材料内外部的热量分布达到动态平衡，从而达到加热材料的目的。电阻式烧结炉使用电能产生热量，能够获得燃气或燃煤所达不到的高温，成功地取代了早期较为原始的加热方式。然而，烧结过程中高温的获得需要消耗大量的电能，其产生的热量由加热元器件向材料转移的过程中，会造成大量流失，只有一部分热量直接用于材料加热，对能源造成了极大的浪费，且由于热量在材料体自外而内的传导方式，极易在材料内部产生温度梯度，造成材料各部分加热不均匀，产生热应力，引起材料的开裂，同时对材料内部的形貌和结构也能造成很大的影响，从而影响材料的性能。

微波是一种能量表现形式，可以在介质中转化为热量。材料吸收微波能是材料中极性分子与微波电磁场相互作用的结果，在外加交变电磁场作用下，材料内极性分子极化并随外加交变电磁场极性变更而交变取向，如此众多的极性分子因频繁相互间摩擦损耗，使电磁能转化为热能。也就是说，微波加热实际上是通过材料内部分子振动产生热量，材料整体发热后再向外界扩散，从而使材料达到加热效果。这种加热方式可以解决加热过程中材料内部温度梯度和热应力的问题，同时使加热时间大幅缩短，从而可以提高热能的利用率，降低能源的浪费。但是由于升温速度过快，使得对温度的精确控制变得更加困难，且由于微波加热对于材料的性质有很高的要求，对材料的加热具有一定的选择性，使得微波加热技术在烧结领域不能大规模广泛地应用。

传统的陶瓷烧结工艺一般使用的是电加热烧结炉，但是随着纳米级陶瓷粉体的不断发展和当今提倡节能环保的大前提下，如何对新型大尺寸纳米陶瓷进行快速有效地烧结，获得结构完整、性能良好的产品成了众多技术人员要考虑的问题。

发明内容

为了解决上述问题，本发明人经过长期试验和研究，提出一种复合式微波烧结炉及其使用方法，该烧结炉是一种传统电阻式加热和微波加热相集成的加热设备，通过两者加热方式的相互辅助作用，达到降低能耗，快速有效烧结的效果。

依据本发明的第一方面，提供一种复合式微波烧结炉，其包括电加热控制系统、微波控制系统和长方体形加热炉；其中

a)电加热控制系统，用于控制电加热过程的升温、保温、降温以及炉膛内的真空度；

b)微波控制系统，用于操作控制微波发射器的开启、关闭，开启数量以及发射功率，可根据不同的要求达到不同的微波加热效果；

c)长方体形加热炉，用于对材料进行独立的电加热烧结、微波烧结及电加热与微波复合烧结，可在真空环境下运行，采用水循环进行炉体冷却。

进一步地，电加热控制系统将电加热装置、控温装置和真空控制装置集成在一个控制柜中，电加热控制系统通过信号传输线与炉体的电加热装置、真空控制装置相连；通过控制柜操作对电加热装置进行设置，电加热控制系统对长方体形炉体内物料进行常压或真空烧结。

更近一步地，微波控制系统通过信号线与炉体顶部的微波发射器相连，独立于电加热控制系统之外进行操作，通过控制柜操作对微波发射器进行设置，对炉内物料进行微波加热烧结。

其中，微波控制系统和电加热控制系统可单独使用，亦可同时使用，达到不同的加热效果。

优选地，电加热控制系统包括温度记录仪、电加热装置控制面板(温控面板)、加热控制按钮、真空控制按钮、真空度检测仪；其中，温度记录仪与炉体测温装置相连，负责检测炉膛内的实时温度；电加热装置控制面板(温控面板)用于设置包括加热温度、升温速度、保温时间、降温速度的烧结工艺参数，从而控制烧结炉的电加热过程；加热控制按钮包括“加热开始”按钮和“加热停止”按钮，在温控面板将烧结装置设置完成后，按下“加热开始”按钮可使烧结炉按照设置好的装置开始加热，当烧结过程中出现冷却水停止，装置设置错误等异常时，可按下“加热停止”按钮，使烧结炉不再加热；真空控制按钮包括“真空开始”按钮和“真空停止”按钮，真空控制按钮通过真空泵与炉体连接，可通过按钮控制炉内真空度；真空度检测仪通过信号线直接与炉体连接，用于监测炉内实时真空度。

更优选地，微波控制系统包括集成在一个控制柜中的微波发射器控制面板和微波功率显示面板，其中微波发射器控制面板上显示有与对炉膛顶部的8个微波发射器相对应的8个触控按钮，可通过对触控按钮的操作可对每一个微波发射器单独进行开启和关闭，从而达到了控制炉膛内微波加热的目的；控制面板旁边的功率显示面板可实时显示微波发射器开启时的工作功率；微波控制面板和微波功率显示面板通过信号线与炉顶微波发射器相连，通过装置控制和信号传输对发射器进行控制和监测，从而达到微波加热的目的。

此外，长方体形加热炉包括有效容积达到90厘米×70厘米×70厘米的长方体形炉膛、炉顶和样品台；炉膛由内向外依次为加热元器件、耐火层、保温层、防护层和外部钢结构组成；加热元器件为U型硅钼棒，分为四组安装在炉膛四面内壁；耐火层由高纯氧化铝耐火砖构成，耐火层的外面为保温层和防护层，保温层由高纯氧化铝泡沫砖构成；防护层在保温层外部，由不锈钢板组成，用于炉膛的保护；炉顶分布有8个尺寸和功率相同的微波发射器，每个发射器端口尺寸为80厘米*40厘米，按一定的位置排布；炉顶中央分布有1个铂铑热电偶和1个红外温度传感器，热电偶和红外温度传感器通过信号线与电加热系统控制柜相连；铂铑热电偶用于电加热时炉膛内部温度的测定；红外温度传感器发出的红外线直接射在样品台上，用于样品本身的温度测定。

优选地，电加热控制系统用于控制烧结炉的电加热装置，炉膛内的真空度，使烧结炉进行常压烧结或是真空烧结；微波控制系统用于控制炉膛的微波加热装置；长方体形炉膛起着对炉内物料进行电加热和微波加热的作用。

依据本发明的又一方面，提供一种使用上述复合式微波烧结炉的使用方法，该方法包括以下步骤：

1)将物料放置在炉膛底部的物料升降台上，通过液压装置使升降台上升与炉膛完全闭合；

2)进行电加热烧结时，开启电加热控制系统电源，在控制柜上的电加热装置控制面板(温控面板)上设置烧结工艺参数，包括：加热温度、升温速度、保温时间、降温速度，设置完装置后，开启循环冷却水装置，按下“加热开始”按钮即可开始烧结装置。烧结炉会按照设置的装置进行烧结，装置停止后烧结炉烧结过程自动停止。电加热烧结过程中，可随时通过“加热停止”按钮将电加热过程停止；

3)进行微波加热烧结时，开启微波控制系统电源，在控制柜上的微波发射器控制面板上按下微波发射器触控按钮，选择要开启的微波发射器，发射器运行后向炉膛内发出微波，可对炉体内具有介电性质的物料进行加热。不同位置和数量的微波发射器产生的微波在炉膛内部形成不同强度的微波能量场，使炉膛内的物料达到不同的加热效果，相应的会在旁边的微波功率显示面板上显示出实时的微波输出功率。需要停止加热时，通过触控按钮将微波发射器关闭即可；

4)同时进行电加热烧结和微波烧结时，则可同时开启电加热控制系统和微波控制系统电源。设置完电加热装置后，开启循环冷却水装置，按下“加热开始”按钮进行电加热，按下微波发射器触控按钮，开启微波发射器进行微波加热；

5)如果进行真空烧结，需要按下电加热控制柜上的“真空开始”按钮，对炉膛进行抽真空，真空度检测仪会显示出炉膛内的实时真空度，达到所需的真空度后，按下“真空停止”按钮，炉膛则会处于烧结所需的真空环境。加热过程中的实时温度会在电加热系统控制柜上的温度记录仪上显示，可对炉内温度情况进行实时的监控。

本复合式微波烧结炉主要用于大尺寸纳米陶瓷材料的烧结。传统的电加热技术产生的热量是自外向内传导，烧结大尺寸陶瓷材料时需要较高的烧结温度才能使材料本身达到所需要的温度，极大的消耗了能源；同时容易在材料内部产生热应力，从而造成材料的开裂。而微波烧结是通过材料内部分子振动产生热量，使材料达到加热效果，这样可以降低电加热烧结时的烧结温度，而依旧可使材料达到所需的温度，极大的降低了能耗；同时由于微波产生的热量是在材料整体发热后再向外界扩散，可以有效的减少材料内部产生的应力，降低大尺寸陶瓷材料的开裂可能性，对于陶瓷烧结技术有着巨大的推进作用。

同时，该发明第一次将电加热烧结和微波加热烧结两种不同烧结方式集成在一个烧结炉中，打破了传统陶瓷烧结炉只存在一种烧结方式的格局。两种烧结方式可单独进行，也可同时进行，极大的丰富了陶瓷烧结工艺，推动材料的研发过程。同时将不同的烧结方式通过控制系统集成在控制柜中，只需在控制柜面板上即可对烧结炉进行操作，同时监测设备运行情况，极大的简便了设备的使用流程。

本发明复合式微波烧结炉的提出，对整个烧结产业发展和环境保护有着非常大的经济意义和社会价值。

附图说明

图1为本发明的复合式微波烧结炉的电加热控制系统控制柜示意图。

图2-1为本发明的复合式微波烧结炉的微波控制系统操作界面示意图。

图2-2为本发明的复合式微波烧结炉的微波控制系统微波控制面板示意图。

图3为本发明的复合式微波烧结炉的俯视结构示意图。

图4为本发明的复合式微波烧结炉的侧视结构示意图。

图5为本发明的复合式微波烧结炉的工作流程示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。另外地，不应当将本发明的保护范围仅仅限制至下述具体结构或部件或具体参数。

本发明的复合式微波烧结炉，包括电加热控制系统、微波控制系统和长方体形加热炉；其中a)电加热控制系统，用于控制电加热过程的升温、保温、降温以及炉膛内的真空度；

b)微波控制系统，用于操作控制微波发射器的开启、关闭，开启数量以及发射功率，可根据不同的要求达到不同的微波加热效果；

c)长方体形加热炉，用于对材料进行独立的电加热烧结、微波烧结及电加热与微波复合烧结，可在真空环境下运行，采用水循环进行炉体冷却；

进一步地，电加热控制系统将电加热装置、控温装置和真空控制装置集成在一个控制柜中，通过信号传输线与炉体的电加热、真空控制装置相连，通过控制柜操作对电加热装置进行设置，对长方体形炉体内物料进行常压或真空烧结；微波控制系统通过信号线与炉体顶部的微波发射器相连，独立于电加热控制系统之外进行操作，通过控制柜装置对微波发射器进行设置，对炉内物料进行微波加热烧结；两系统可单独使用，亦可同时使用，达到不同的加热效果。

在本发明中，电加热控制系统包括温度记录仪、电加热装置控制面板(温控面板)、加热控制按钮、真空控制按钮、真空度检测仪。其中，温度记录仪与炉体测温装置相连，负责检测炉膛内的实时温度；电加热装置控制面板(温控面板)用于设置烧结工艺参数，包括：加热温度、升温速度、保温时间、降温速度，从而控制烧结炉的电加热过程；加热控制按钮包括“加热开始”按钮和“加热停止”按钮在温控面板将烧结装置设置完成后，按下“加热开始”按钮可使烧结炉按照设置好的装置开始加热，当烧结过程中出现异常，如冷却水停止，装置设置错误等，可按下“加热停止”按钮，使烧结炉不再加热；真空控制按钮包括“真空开始”按钮和“真空停止”按钮，通过真空泵与炉体连接，可通过按钮控制炉内真空度；真空度检测仪通过信号线直接与炉体连接，用于监测炉内实时真空度。

进一步地，微波控制系统包括：微波发射器控制面板和微波功率显示面板，集成在一个控制柜中。其中，微波发射器控制面板上显示有8个触控按钮，与对炉膛顶部的8个微波发射器相对应，通过对触控按钮的操作可对每一个微波发射器单独进行开启和关闭，从而达到了控制炉膛内微波加热的目的；控制面板旁边的功率显示面板可实时显示微波发射器开启时的工作功率。微波控制面板和微波功率显示面板通过信号线与炉顶微波发射器相连，通过装置控制和信号传输对发射器进行控制和监测，从而达到微波加热的目的。

更近一步地，长方体形加热炉包括有效容积达到90厘米×70厘米×70厘米的长方体形炉膛、炉顶和样品台。炉膛由内向外依次为加热元器件、耐火层、保温层、防护层和外部钢结构组成。其中，加热元器件为U型硅钼棒，分为四组安装在炉膛四面内壁。耐火层由高纯氧化铝耐火砖构成，此种材料可以承受1800摄氏度的温度而性质不发生改变，耐火层的外面为保温层和防护层，保温层由高纯氧化铝泡沫砖构成，可以最大限度地减少散热损失。防护层在保温层外部，由不锈钢板组成，用于炉膛的保护。炉顶分布有8个尺寸和功率相同的微波发射器，每个发射器端口尺寸为80厘米*40厘米，通过对炉膛内的微波场分布的模拟和计算，按一定的位置排布。炉顶中央分布有1个铂铑热电偶和1个红外温度传感器，热电偶和红外温度传感器通过信号线与电加热系统控制柜相连，用于监测烧结过程中炉膛内部和样品本身的温度，示数会显示在控制柜上的温度记录仪。其中铂铑热电偶用于电加热时炉膛内部温度的测定，红外温度传感器发出的红外线直接射在样品台上，用于样品本身的温度测定。

炉膛底部为烧结炉的物料升降台，用于放置烧结物料，采用液压控制机构。通过装置设置当放置物料的升降台与炉膛完全合并后才可进行加热，否者加热装置不能运行，同时，为了保护炉膛，炉体安装有循环冷却水装置，在炉膛的不锈钢板外部缠绕循环水管，通过水流带走炉膛向外散发的热量，进水口设置有水压表，用于检测进水水压，出水口设有温度报警器，用于防止出水温度过高，流出的热水经过冷却处理后可继续循环使用，冷却水出现任何异常，报警器会自动启动，同时反馈给电加热控制系统，炉子停止加热。

此外，电加热控制系统用于控制烧结炉的电加热装置，炉膛内的真空度，使烧结炉进行常压烧结或是真空烧结；微波控制系统用于控制炉膛的微波加热装置；而长方体形炉膛则起着对炉内物料进行电加热和微波加热的作用。两个系统分别集成在两个控制柜中，可单独对烧结炉进行电加热或者微波加热，也可同时将两个控制系统开启，对炉膛进行复合加热。

下面详细说明使用本发明的复合式微波烧结炉的使用方法，该方法包括以下步骤：

1)将物料放置在炉膛底部的物料升降台上，通过液压装置使升降台上升与炉膛完全闭合。

2)进行电加热烧结时，开启电加热控制系统电源，在控制柜上的电加热装置控制面板(温控面板)上设置烧结工艺参数，包括：加热温度、升温速度、保温时间、降温速度，设置完装置后，开启循环冷却水装置，按下“加热开始”按钮即可开始烧结装置。烧结炉会按照设置的装置进行烧结，装置停止后烧结炉烧结过程自动停止。电加热烧结过程中，可随时通过“加热停止”按钮将电加热过程停止。

3)进行微波加热烧结时，开启微波控制系统电源，在控制柜上的微波发射器控制面板上按下微波发射器触控按钮，选择要开启的微波发射器，发射器运行后向炉膛内发出微波，可对炉体内具有介电性质的物料进行加热。不同位置和数量的微波发射器产生的微波在炉膛内部形成不同强度的微波能量场，使炉膛内的物料达到不同的加热效果，相应的会在旁边的微波功率显示面板上显示出实时的微波输出功率。需要停止加热时，通过触控按钮将微波发射器关闭即可。

4)同时进行电加热烧结和微波烧结时，则可同时开启电加热控制系统和微波控制系统电源。设置完电加热装置后，开启循环冷却水装置，按下“加热开始”按钮进行电加热，按下微波发射器触控按钮，开启微波发射器进行微波加热。

5)如果进行真空烧结，需要按下电加热控制柜上的“真空开始”按钮，对炉膛进行抽真空，真空度检测仪会显示出炉膛内的实时真空度，达到所需的真空度后，按下“真空停止”按钮，炉膛则会处于烧结所需的真空环境。加热过程中的实时温度会在电加热控制柜上的温度记录仪上显示，可对炉内温度情况进行实时的监控。

为了详细说明本发明，下面结合附图，对本发明的复合式微波烧结炉及其使用方法进一步说明。

如附图1所示，本发明所述电加热控制系统，包括温度记录仪、电加热程序控制面板(温控面板)、加热控制按钮、真空控制按钮、真空度检测仪，集成在一个立式控制柜中。其中，温度记录仪与炉体测温装置相连，负责检测炉膛内的实时温度；电加热程序控制面板(温控面板)用于设置烧结工艺参数，包括：加热温度、升温速度、保温时间、降温速度，从而控制烧结炉的电加热过程；加热控制按钮包括“加热开始”按钮和“加热停止”按钮在温控面板将烧结程序设置完成后，按下“加热开始”按钮可使烧结炉按照设置好的程序开始加热，当烧结过程中出现异常，如冷却水停止，程序设置错误等，可按下“加热停止”按钮，使烧结炉不再加热；真空控制按钮包括“真空开始”按钮和“真空停止”按钮，通过真空泵与炉体连接，可通过按钮控制炉内真空度；真空度检测仪通过信号线直接与炉体连接，用于监测炉内实时真空度。

如附图2-1所示，本发明所述微波控制系统包括：微波发射器控制面板和微波功率显示面板，集成在一个控制柜中，其中，如附图2-2所示，微波发射器控制面板上显示有8个触控按钮，与炉膛顶部的8个微波发射器相对应，可通过触控操作对每一个微波发射器单独进行开启和关闭，从而达到了控制炉膛内微波加热的目的；控制面板旁边的功率显示面板可实时显示微波发射器开启时的工作功率。微波控制面板和微波功率显示面板通过信号线与炉顶微波发射器相连，通过程序控制和信号传输对发射器进行控制和监测，从而达到微波加热的目的。

如附图3和附图4所示，本发明所述长方体形加热炉包括有效容积达到90厘米×70厘米×70厘米的长方体形炉膛、炉顶和样品台。炉膛由内向外依次为加热元器件、耐火层、保温层、防护层和外部钢结构组成。其中，加热元器件1为U型硅钼棒，分为四组通过固定鞘2安装在炉膛四面内壁，大功率电流流过硅钼棒，产生大量热量后通过对流和辐射的方式向炉膛内传递热量，从而达到加热物料的目的。耐火层3由高纯氧化铝耐火砖构成，此种材料可以承受1800摄氏度的温度而性质不发生改变，耐火层的外面为保温层4和防护层5，保温层由高纯氧化铝泡沫砖构成，可以最大限度地减少散热损失。防护层在保温层外部，由不锈钢板组成，用于炉膛整体的支撑和保护。同时，为了保护炉膛，炉体安装有循环冷却水装置，在炉膛的不锈钢板防护层外部缠绕循环水管，通过水流带走炉膛向外散发的热量，进水口设置有水压表，用于检测进水水压，出水口设有温度报警器，用于防止出水温度过高，流出的热水经过冷却处理后可继续循环使用，冷却水出现任何异常，报警器会自动启动，同时反馈给电加热控制系统，炉子停止加热。

炉顶分布有8个尺寸和功率相同的微波发射器6，每个发射器端口尺寸为80厘米×40厘米，输出功率为1千瓦，总功率为8千瓦，通过对炉膛内的微波场分布的模拟和计算，按一定的位置排布。炉顶中央分布有1个铂铑热电偶7和1个红外温度传感器8，热电偶和红外温度传感器通过信号线与电加热系统控制柜相连，用于监测烧结过程中炉膛内部和物料本身的温度，示数会显示在控制柜上的温度记录仪。其中铂铑热电偶用于电加热时炉膛内部温度的测定，红外温度传感器发出的红外线直接射在升降台上，用于物料本身的温度测定。

炉膛底部为烧结炉的物料升降台9，用于放置烧结物料，采用液压控制机构。通过程序设置当放置物料的升降台与炉膛完全合并后才可进行加热，否者加热程序不能运行，

附图5所示为复合式微波烧结炉的工作过程流程图。

1、将物料放置在炉膛底部的物料升降台9上，通过液压装置使升降台上升与炉膛完全闭合，若物料的升降台与炉膛未完全合并，则加热不能开始。

2、开启电加热控制系统电源，在控制柜上的电加热程序控制面板(温控面板)上设置烧结工艺参数，包括：加热温度、升温速度、保温时间、降温速度，设置完程序后，开启循环冷却水装置，按下“加热开始”按钮即可开始烧结程序。烧结炉会按照设置的程序进行电加热烧结，程序结束后烧结炉烧结过程自动停止。电加热烧结过程中，可随时通过“加热停止”按钮将电加热过程停止。

3、开启微波控制系统电源，在控制柜上的微波发射器控制面板上按下微波发射器触控按钮，选择要开启的微波发射器6，发射器运行后向炉膛内发出微波，可对炉体内具有介电性质的物料进行加热。不同位置和数量的微波发射器产生的微波在炉膛内部形成不同强度的微波能量场，使炉膛内的物料达到不同的加热效果，相应的会在旁边的微波功率显示面板上显示出实时的微波输出功率。需要停止加热时，通过触控按钮将微波发射器关闭即可。

4、如果需要在真空环境下烧结，则需要按下电加热控制柜上的“真空开始”按钮，对炉膛进行抽真空，真空度检测仪会显示出炉膛内的实时真空度，达到所需的真空度后，按下“真空停止”按钮，炉膛则会处于烧结所需的真空环境。加热过程中的实时温度会在电加热控制柜上的温度记录仪上显示，可对炉内温度情况进行实时的监控。

5、电加热控制系统和微波加热控制系统可根据实际需要单独或一起开启。加热过程结束后，图1中的温度记录仪中温度示数达到室温时，可降下物料升降台，开启炉膛，取出烧结后物料，如果是真空环境下烧结，则需要先将连接真空泵和炉膛的真空阀门打开，待炉膛内达到常压后，方可开启炉膛。

需要说明的是，本复合式微波烧结炉主要用于大尺寸纳米陶瓷材料的烧结。传统的电加热技术产生的热量是自外向内传导，烧结大尺寸陶瓷材料时需要较高的烧结温度才能使材料本身达到所需要的温度，极大的消耗了能源；同时容易在材料内部产生热应力，从而造成材料的开裂。而微波烧结是通过材料内部分子振动产生热量，使材料达到加热效果，这样可以降低电加热烧结时的烧结温度，而依旧可使材料达到所需的温度，极大的降低了能耗；同时由于微波产生的热量是在材料整体发热后再向外界扩散，可以有效的减少材料内部产生的应力，降低大尺寸陶瓷材料的开裂可能性，对于陶瓷烧结技术有着巨大的推进作用。

同时，该发明第一次将电加热烧结和微波加热烧结两种不同烧结方式集成在一个烧结炉中，打破了传统陶瓷烧结炉只存在一种烧结方式的格局。两种烧结方式可单独进行，也可同时进行，极大的丰富了陶瓷烧结工艺，推动材料的研发过程。同时将不同的烧结方式通过控制系统集成在控制柜中，只需在控制柜面板上即可对烧结炉进行操作，同时监测设备运行情况，极大的简便了设备的使用流程。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。本领域普通的技术人员可以理解，在不背离所附权利要求定义的本发明的精神和范围的情况下，可以在形式和细节中做出各种各样的修改。

Claims (9)

1.一种复合式微波烧结炉，包括电加热控制系统、微波控制系统和长方体形加热炉；其特征在于，

a)电加热控制系统，用于控制电加热过程的升温、保温、降温以及炉膛内的真空度；

b)微波控制系统，用于操作控制微波发射器的开启、关闭，开启数量以及发射功率，可根据不同的要求达到不同的微波加热效果；

c)长方体形加热炉，用于对材料进行独立的电加热烧结、微波烧结及电加热与微波复合烧结，可在真空环境下运行，采用水循环进行炉体冷却。

2.根据权利要求1所述的复合式微波烧结炉，其特征在于，电加热控制系统将电加热装置、控温装置和真空控制装置集成在一个控制柜中，电加热控制系统通过信号传输线与炉体的电加热装置、真空控制装置相连；通过控制柜操作对电加热装置进行设置，电加热控制系统对长方体形炉体内物料进行常压或真空烧结。

3.根据权利要求1所述的复合式微波烧结炉，其特征在于，微波控制系统通过信号线与炉体顶部的微波发射器相连，独立于电加热控制系统之外进行操作，通过控制柜操作对微波发射器进行设置，对炉内物料进行微波加热烧结。

4.根据权利要求2或3所述的复合式微波烧结炉，其特征在于，微波控制系统和电加热控制系统可单独使用，亦可同时使用，达到不同的加热效果。

5.根据权利要求2所述的复合式微波烧结炉，其特征在于，所述电加热控制系统包括温度记录仪、电加热装置控制面板(温控面板)、加热控制按钮、真空控制按钮、真空度检测仪；其中，温度记录仪与炉体测温装置相连，负责检测炉膛内的实时温度；电加热装置控制面板(温控面板)用于设置包括加热温度、升温速度、保温时间、降温速度的烧结工艺参数，从而控制烧结炉的电加热过程；加热控制按钮包括“加热开始”按钮和“加热停止”按钮，在温控面板将烧结装置设置完成后，按下“加热开始”按钮可使烧结炉按照设置好的装置开始加热，当烧结过程中出现冷却水停止，装置设置错误等异常时，可按下“加热停止”按钮，使烧结炉不再加热；真空控制按钮包括“真空开始”按钮和“真空停止”按钮，真空控制按钮通过真空泵与炉体连接，可通过按钮控制炉内真空度；真空度检测仪通过信号线直接与炉体连接，用于监测炉内实时真空度。

6.根据权利要求1所述的复合式微波烧结炉，其特征在于，所述微波控制系统包括集成在一个控制柜中的微波发射器控制面板和微波功率显示面板，其中微波发射器控制面板上显示有与对炉膛顶部的8个微波发射器相对应的8个触控按钮，可通过对触控按钮的操作可对每一个微波发射器单独进行开启和关闭，从而达到了控制炉膛内微波加热的目的；控制面板旁边的功率显示面板可实时显示微波发射器开启时的工作功率；微波控制面板和微波功率显示面板通过信号线与炉顶微波发射器相连，通过装置控制和信号传输对发射器进行控制和监测，从而达到微波加热的目的。

7.根据权利要求1所述的复合式微波烧结炉，其特征在于，所述长方体形加热炉包括有效容积达到90厘米×70厘米×70厘米的长方体形炉膛、炉顶和样品台；炉膛由内向外依次为加热元器件、耐火层、保温层、防护层和外部钢结构组成；加热元器件为U型硅钼棒，分为四组安装在炉膛四面内壁；耐火层由高纯氧化铝耐火砖构成，耐火层的外面为保温层和防护层，保温层由高纯氧化铝泡沫砖构成；防护层在保温层外部，由不锈钢板组成，用于炉膛的保护；炉顶分布有8个尺寸和功率相同的微波发射器，每个发射器端口尺寸为80厘米*40厘米，按一定的位置排布；炉顶中央分布有1个铂铑热电偶和1个红外温度传感器，热电偶和红外温度传感器通过信号线与电加热系统控制柜相连；铂铑热电偶用于电加热时炉膛内部温度的测定；红外温度传感器发出的红外线直接射在样品台上，用于样品本身的温度测定。

8.根据权利要求1所述的复合式微波烧结炉，其特征在于，电加热控制系统用于控制烧结炉的电加热装置，炉膛内的真空度，使烧结炉进行常压烧结或是真空烧结；微波控制系统用于控制炉膛的微波加热装置；长方体形炉膛起着对炉内物料进行电加热和微波加热的作用。

9.使用根据权利要求1-8所述的复合式微波烧结炉的使用方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：

1)将物料放置在炉膛底部的物料升降台上，通过液压装置使升降台上升与炉膛完全闭合；

2)进行电加热烧结时，开启电加热控制系统电源，在控制柜上的电加热装置控制面板(温控面板)上设置烧结工艺参数，包括；加热温度、升温速度、保温时间、降温速度，设置完装置后，开启循环冷却水装置，按下“加热开始”按钮即可开始烧结装置。烧结炉会按照设置的装置进行烧结，装置停止后烧结炉烧结过程自动停止。电加热烧结过程中，可随时通过“加热停止”按钮将电加热过程停止；

3)进行微波加热烧结时，开启微波控制系统电源，在控制柜上的微波发射器控制面板上按下微波发射器触控按钮，选择要开启的微波发射器，发射器运行后向炉膛内发出微波，可对炉体内具有介电性质的物料进行加热。不同位置和数量的微波发射器产生的微波在炉膛内部形成不同强度的微波能量场，使炉膛内的物料达到不同的加热效果，相应的会在旁边的微波功率显示面板上显示出实时的微波输出功率。需要停止加热时，通过触控按钮将微波发射器关闭即可；

4)同时进行电加热烧结和微波烧结时，则可同时开启电加热控制系统和微波控制系统电源。设置完电加热装置后，开启循环冷却水装置，按下“加热开始”按钮进行电加热，按下微波发射器触控按钮，开启微波发射器进行微波加热；

5)如果进行真空烧结，需要按下电加热控制柜上的“真空开始”按钮，对炉膛进行抽真空，真空度检测仪会显示出炉膛内的实时真空度，达到所需的真空度后，按下“真空停止”按钮，炉膛则会处于烧结所需的真空环境。加热过程中的实时温度会在电加热系统控制柜上的温度记录仪上显示，可对炉内温度情况进行实时的监控。