CN111906303A - 烧结炉以及基于该烧结炉的硬质合金烧结方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种烧结炉以及基于该烧结炉的硬质合金烧结方法，涉及合金烧结技术领域。所述烧结炉的炉体内部设置有外围包覆电辅助加热层和保温层的烧结盒，同时该烧结炉还设置有微波加热装置、真空装置、快冷装置和惰性气体充气装置。因此，在烧结时可以实现真空条件下，电辅助加热和微波加热的同时加热工作，有效缓解了现有电加热真空烧结炉保温时间长，烧结温度高，合金晶粒长大无法有效控制的问题，或着现有微波烧结炉由于合金制品表面温度低于内部，出现负的温度梯度现象而导致的烧结效果不佳的问题。

Description

烧结炉以及基于该烧结炉的硬质合金烧结方法
技术领域
本发明涉及合金烧结技术领域，尤其是涉及一种烧结炉以及基于该烧结炉的硬质合金烧结方法。
背景技术
硬质合金被称为“工业的牙齿”，我国是世界硬质合金生产大国和消费大国，但我国用于机械加工制造的高精端、高性能数控刀具70％依赖于进口。而超细、纳米晶结构“双高”硬质合金是现代加工工业及特种领域之需，也是硬质合金企业发展的必由之路。
然而，目前传统硬质合金烧结设备是卧式电加热真空(加压)烧结炉，该类型烧结炉都是热传导式脱脂烧结一体炉，其加热方式是通过加热物料表面，物料表里形成温差，物料因内外温度梯度而产生热传递，物料通过热传递而使内外温度平衡从而完成对物料的整体加热的“传导式加热”。烧结时间长达20多个小时，且保温时间长，烧结温度高，热效率低，烧结成本高，合金晶粒长大无法有效控制。
近年来，微波加热烧结炉已经成为合金烧结炉研究的热点。微波加热是物料直接吸收微波使其能量耗损而升温，微波在瞬间穿透物料，使物料内外同时吸收微波、同时被加热的“透射式加热”，是一种没有传热过程的“体加热方式”，具有加热均匀，能耗低，且烧结时间短，烧结成本低，合金粒度分布均匀且无异常长大的优势。
然而微波加热的合金制品由于烧结原理的原因，其与传统硬质合金烧结炉的加热梯度不同。传统硬质合金烧结炉加热过程是通过对流、传导、辐射方式进行，合金制品形成边缘温度高于中心温度的温度梯度，而微波加热的合金制品由于表面的散热作用会产生与常规烧结相反的温度梯度，即合金制品中心区域温度高，边缘区域温度低，合金制品表面散热，使合金制品表面温度低于内部，出现负的温度梯度现象。
正是由于上述负温度梯度的现象所导致，现有的微波烧结炉的烧结效果:合金制品致密度、孔隙度、内部结构等并不理想；微波烧结硬质合金还一直停留于实验炉阶段，未能迈入工业产业化生产。
有鉴于此，特提出本发明。
发明内容
本发明的第一目的在于提供一种烧结炉，所述烧结炉可以实现真空条件下，电辅助加热和微波加热的同时加热工作，有效缓解了现有电加热真空烧结炉保温时间长，烧结温度高，合金晶粒长大无法有效控制的问题，或着现有微波烧结炉由于合金制品表面温度低于内部，出现负的温度梯度现象而导致的烧结效果不佳的问题。
本发明的第二目的在于提供一种基于上述烧结炉的硬质合金烧结方法，该方法有效解决了微波烧结过程中，硬质合金制品中心区域温度高，边缘区域温度低的负温度梯度问题，使得炉膛内各区域温度基本一致；烧结出炉后的硬质合金产品具有一致的硬度分布，WC晶粒细小和分布更均匀的显微组织结构。
本发明提供的一种烧结炉，所述烧结炉包括具有中空腔体的炉体、烧结装置、微波加热装置和真空装置、快冷装置；
其中，所述烧结装置包括设置于炉体内部，用于放置烧结物料的烧结盒以及依次包覆于烧结盒外围的电辅助加热层和保温层；
所述微波加热装置为微波磁控管，微波磁控管安置于炉体顶部及两侧，且均匀交叉分布；
所述真空管道与炉体内部相连通，为炉体内提供真空环境。
进一步的，所述烧结盒主要由氧化铝、多晶莫来石、氮化硅陶瓷或石墨材料制得，优选为纤维板；
优选地，所述电辅助加热层主要由碳纤维、碳复合材料、碳化硅或石墨材料制得；
优选地，所述保温层主要由氧化铝、莫来石、锆纤维及石墨碳纤维材料制得，优选为石墨碳纤维材料；
进一步的，所述炉体包括炉门、气动开关和冷却水套。
进一步的，所述微波加热装置包括多个微波磁控管，用于将微波向炉体内传导。
进一步的，所述烧结炉还包括收蜡管道，所述收蜡管道与炉体内部相连通，在使用石蜡作为成型剂进行烧结时，用于将石蜡排出；
优选地，所述烧结炉还包括充气管道，用于充入惰性气体；
优选地，所述烧结炉还包括快冷装置，所述快冷装置包括炉体顶部惰性气体入口、炉体尾部内置循环水冷疑器和电机风扇、整个炉体周身装置循环水冷却套。
优选地，所述烧结炉还包括测温装置，优选为热电偶。
进一步的，所述烧结炉还包括控制系统，所述控制系统与炉体、烧结装置、微波加热装置、真空管道电信号连通。
本发明提供的一种基于上述烧结炉的硬质合金烧结方法，所述方法包括以下步骤：
将待烧结合金压坯放置于上述烧结炉的烧结盒中；在微波加热装置和电辅助加热层同时加热的条件下，依次进行脱脂处理、脱氧脱气处理、烧结处理和降温处理，得到硬质合金。
进一步的，所述脱脂处理的烧结条件至少满足如下中的至少一个：
真空度10～20Pa，温度450～550℃，升温时间10～30min，升温速度5～10℃/min；
优选地，所述脱氧脱气处理的烧结条件至少满足如下中的至少一个：
真空度5～10Pa，温度850～1200℃，升温时间15～30min，升温速度10～20℃/min；
优选地，所述烧结处理的烧结条件至少满足如下中的至少一个：
真空度1～10，烧结温度1370～1400℃，保温时间20～30min。
进一步的，所述方法包括以下步骤：
(a)、脱脂处理：将待烧结合金压坯放置于上述的烧结炉的烧结盒中，在真空度10～20Pa下，以5～10℃/min的升温速度升温至450～550℃，随后保温10～30min，得到脱脂处理后的坯件；
(b)、脱氧脱气处理：将脱脂处理后的合金，在真空度5～10Pa下，以10～20℃/分钟的升温速度升温至830～850℃，保温5～10min，随后继续以10～20℃/分钟的升温速度升温至1150～1200℃，保温10～20min，得到脱氧脱气后的坯件；
(c)、烧结处理：将脱氧脱气后的坯件，在真空度1～10Pa下，以10～20℃/min的升温速度升温至1370～1400℃，随后保温20～30min，烧结后的合金；
(d)、降温处理：在真空度10～20Pa下，将烧结后的合金降温至1150～1200℃，随后在保护性气体的氛围下，启动快冷装置使炉温降至100℃～室温，得到硬质合金；
所述步骤(a)脱脂处理、步骤(b)脱氧脱气处理和步骤(c)烧结处理的烧结升温均是在微波加热装置和电辅助加热层同时加热的条件下进行的。
进一步的，当使用石蜡作为成型剂进行烧结时，所述步骤(a)脱脂处理在保护性气体的氛围下进行；
优选地，当使用石蜡作为成型剂进行烧结时，所述步骤(a)脱脂处理包括以下步骤：
将待烧结合金压坯放置于上述烧结炉的烧结盒中，在保护性气体的氛围下，控制炉内压力为8～12Kpa；随后以5～10℃/min的升温速度升温至450～550℃，保温10～30min，得到脱脂处理后的合金；脱脂过程中，石蜡通过收蜡管道排出炉体。
与现有技术相比，本发明的有益效果为：
本发明提供的烧结炉，所述烧结炉的炉体内部设置有外围包覆有电辅助加热层和保温层的烧结盒，同时该烧结炉还设置有微波加热装置和真空装置。因此，在烧结时可以实现真空条件下，电辅助加热和微波加热的同时加热工作，有效缓解了现有电加热真空烧结炉保温时间长，烧结温度高，合金晶粒长大无法有效控制的问题，或着现有微波烧结炉由于合金制品表面温度低于内部，出现负的温度梯度现象而导致的烧结效果不佳的问题。
本发明提供的基于上述烧结炉的硬质合金烧结方法，所述方法首先将待烧结合金压坯放置于上述烧结炉的烧结盒中，然后在微波加热装置和电辅助加热层同时加热的条件下，依次进行脱脂处理、脱氧脱气处理、烧结处理和降温处理，得到硬质合金。上述烧结方法通过微波加热装置和电辅助加热层的同时加热，有效解决了微波烧结过程中，硬质合金制品中心区域温度高，边缘区域温度低的负温度梯度问题，使得炉膛内各区域温度基本一致；烧结出炉后的硬质合金产品具有一致的硬度分布，WC晶粒细小和分布更均匀的显微组织结构，晶粒无异常长大，致密度高，内部孔隙少，空隙形状比传统烧结的要圆，具有更好的延展性和韧性，且钴相分布均匀，形成很好的网状结构，综合性能优异。同时，整个烧结工艺过程时间短，时间是传统加热真空烧结的1/5～1/3，生产效率高，能耗低节约能源。
附图说明
为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明实施例1提供的烧结炉的整体结构示意图；
图2为本发明实施例1提供的烧结炉的横剖面结构示意图；
图3为本发明实施例4提供的烧结炉的整体结构示意图。
图标：1-炉体；2-烧结装置；3-微波加热装置；4-真空管道；21-烧结盒；22-电辅助加热层；23-保温层；11-炉门；12-气动开关；13-冷却水套；5-收蜡管道；6-充气管道；7-快冷装置；8-测温装置。
具体实施方式
下面将结合实施例对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，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。
根据本发明的一个方面，一种烧结炉，所述烧结炉包括具有中空腔体的炉体1、烧结装置2、微波加热装置3和真空管道4；
其中，所述烧结装置2包括设置于炉体1内部，用于放置烧结物料的烧结盒21以及依次包覆于烧结盒21外围的电辅助加热层22和保温层23；
所述微波加热装置3设置于炉体1顶部及两侧，且均匀交叉分布；
所述真空管道4与炉体1内部相连通，为炉体1内提供真空环境。
本发明提供的烧结炉，所述烧结炉的炉体1内部设置有外围包覆有电辅助加热层22和保温层23的烧结盒21，同时该烧结炉还设置有微波加热装置3和真空管道4。因此，在烧结时可以实现在真空条件下，电辅助加热和微波加热的同时加热工作，有效缓解了现有电加热真空烧结炉保温时间长，烧结温度高，合金晶粒长大无法有效控制的问题，或着现有微波烧结炉由于合金制品表面温度低于内部，出现负的温度梯度现象而导致的烧结效果不佳的问题。
在本发明的一种优选实施方式中，所述烧结盒21主要由氧化铝、多晶莫来石、氮化硅陶瓷或石墨材料制得，优选为纤维板；
作为一种优选的实施方式，上述烧结盒21，由多晶莫来石加石墨制得。
在本发明的一种优选实施方式中，所述电辅助加热层22主要由碳纤维、碳复合材料、碳化硅或石墨材料制得；
作为一种优选的实施方式，上述电辅助加热层22，由碳纤维加石墨制得。
在本发明的一种优选实施方式中，所述保温层23主要由氧化铝、莫来石、锆纤维及石墨碳纤维材料制得，优选为石墨碳纤维材料；
作为一种优选的实施方式，上述保温层23，由石墨碳纤维加多晶莫来石纤维制得。
在本发明的一种优选实施方式中，所述炉体1包括炉门11、气动开关12和冷却水套13。
作为一种优选的实施方式，上述炉门11、气动开关12和冷却水套13，整个炉体1周身装置循环水冷却套保护各法兰、炉门11密封、阀门密封件及炉体1降温冷却，启动快冷装置7时助快冷降温。
在本发明的一种优选实施方式中，所述微波加热装置3包括多个微波磁控管，用于将微波向炉体1内传导。
作为一种优选的实施方式，上述微波加热装置3，磁控管安置于炉体1顶部及两侧，且均匀交叉分布。
在本发明的一种优选实施方式中，所述烧结炉还包括收蜡管道5，所述收蜡管道5与炉体1内部相连通，在使用石蜡作为成型剂进行烧结时，用于将石蜡排出；
在本发明的一种优选实施方式中，所述烧结炉还包括充气管道6，用于充入惰性气体；
在本发明的一种优选实施方式中，所述快冷装置7包括炉体1顶部惰性气体入口、炉体1尾部内置循环水冷疑器和电机风扇、整个炉体1周身装置循环水冷却套。
在本发明的一种优选实施方式中，所述烧结炉还包括测温装置8，优选为钨铼热电偶。
在本发明的一种优选实施方式中，所述烧结炉还包括控制系统：工艺程序执行、各装置启动关停等。所述控制系统与炉体1、烧结装置2、微波加热装置3和真空管道4电信号连通。
根据本发明的一个方面，一种基于上述烧结炉的硬质合金烧结方法，所述方法包括以下步骤：
将待烧结合金压坯放置于上述烧结炉的烧结盒21中；
在微波加热装置3和电辅助加热层22同时加热的条件下，依次进行脱脂处理、脱氧脱气处理、烧结处理和降温处理，得到硬质合金。
本发明提供的基于上述烧结炉的硬质合金烧结方法，所述方法首先将待烧结合金压坯放置于上述烧结炉的烧结盒21中，然后在微波加热装置3和电辅助加热层22同时加热的条件下，依次进行脱脂处理、脱氧脱气处理、烧结处理和降温处理，得到硬质合金。上述烧结方法通过微波加热装置3和电辅助加热层22的同时加热，有效解决了微波烧结过程中，硬质合金制品中心区域温度高，边缘区域温度低的负温度梯度问题，使得炉膛内各区域温度基本一致；烧结出炉后的硬质合金产品具有一致的硬度分布，WC晶粒细小和分布更均匀的显微组织结构，晶粒无异常长大，致密度高，内部孔隙少，空隙形状比传统烧结的要圆，具有更好的延展性和韧性，且钴相分布均匀，形成很好的网状结构，综合性能优异。同时，整个烧结工艺过程时间短，时间是传统加热真空烧结的1/5～1/3，生产效率高，能耗低节约能源。
在本发明的一种优选实施方式中，所述脱脂处理的烧结条件至少满足如下中的至少一个：
真空度10～20Pa，温度450～550℃，升温时间10～30min，升温速度5～10℃/min；
作为一种优选的实施方式，上述脱脂处理的烧结条件：升温时间15min，升温速度7℃/min。
在本发明的一种优选实施方式中，所述脱氧脱气处理的烧结条件至少满足如下中的至少一个：
真空度5～10Pa，温度850～1200℃，升温时间15～30min，升温速度10～20℃/min；
作为一种优选的实施方式，上述脱氧脱气处理的烧结条件：升温时间25min，升温速度14℃/min。
在本发明的一种优选实施方式中，所述烧结处理的烧结条件至少满足如下中的至少一个：
真空度1～10Pa，烧结温度1370～1400℃，保温时间20～30min。
作为一种优选的实施方式，上述烧结处理的烧结条件：保温时间20min。
在本发明的一种优选实施方式中，所述方法包括以下步骤：
(a)、脱脂处理：将待烧结合金压坯放置于上述的烧结炉的烧结盒21中，在真空度10～20Pa下，以5～10℃/min的升温速度升温至450～550℃，随后保温10～30min，得到脱脂处理后的坯件；
(b)、脱氧脱气处理：将脱脂处理后的合金，在真空度5～10Pa下，以10～20℃/分钟的升温速度升温至830～850℃，保温5～10min，随后继续以10～20℃/分钟的升温速度升温至1150～1200℃，保温10～20min，得到脱氧脱气后的坯件；
(c)、烧结处理：将脱氧脱气后的合金，在真空度1～10Pa下，以10～20℃/min的升温速度升温至1370～1400℃，随后保温20～30min，烧结后的合金；
(d)、降温处理：在真空度10～20Pa下，将烧结后的合金降温至1150～1200℃，随后在保护性气体的氛围下，启动快冷装置7使炉温降至100℃～室温，得到硬质合金；
所述步骤(a)脱脂处理、步骤(b)脱氧脱气处理和步骤(c)烧结处理的烧结升温均是在微波加热装置3和电辅助加热层22同时加热的条件下进行的。
在本发明的一种优选实施方式中，当使用石蜡作为成型剂进行烧结时，所述步骤(a)脱脂处理在保护性气体的氛围下进行；
优选地，当使用石蜡作为成型剂进行烧结时，所述步骤(a)脱脂处理包括以下步骤：
将待烧结合金压坯放置于上述烧结炉的烧结盒21中，在保护性气体的氛围下，控制炉内压力为8～12Kpa；随后以5～10℃/min的升温速度升温至450～550℃，保温10～30min，得到脱脂处理后的合金；脱脂过程中，石蜡通过收蜡管道5排出炉体1。
下面将结合实施例对本发明的技术方案进行进一步地说明。
实施例1
如图1、图2所示，一种烧结炉，所述烧结炉包括具有中空腔体的炉体1、烧结装置2、微波加热装置3和真空管道4；
其中，所述烧结装置2包括设置于炉体1内部，用于放置烧结物料的烧结盒21以及依次包覆于烧结盒21外围的电辅助加热层22和保温层23。
本发明提供的烧结炉，所述烧结炉的炉体1内部设置有外围包覆有电辅助加热层22和保温层23的烧结盒21，同时该烧结炉还设置有微波加热装置3和真空管道4。因此，在烧结时可以实现在真空条件下，电辅助加热和微波加热的同时加热工作，有效缓解了现有电加热真空烧结炉保温时间长，烧结温度高，合金晶粒长大无法有效控制的问题，或着现有微波烧结炉由于合金制品表面温度低于内部，出现负的温度梯度现象而导致的烧结效果不佳的问题。
本实施例中，所述烧结盒21主要由纤维板材料制得，所述电辅助加热层22主要由碳纤维加石墨材料制得；所述保温层23主要由石墨碳纤维材料制得；
如图1所示，本实施例中，所述炉体1包括炉门11、气动开关12和冷却水套13，整个炉体1周身装置循环水冷却套保护各法兰、炉门11密封、阀门密封件及炉体1降温冷却，启动快冷装置7时助快冷降温。
本实施例中，所述微波加热装置3包括设置于炉体1上的多个微波磁控管，用于将微波向炉体1内传导。磁控管安置于炉体1顶部及两侧，且均匀交叉分布。
参见图1和图2，本实施例中，所述真空管道4与炉体1内部相连通，为炉体1内提供真空环境。
本实施例中，所述烧结炉还包括充气管道6、快冷装置7和测温装置8，其中，所述充气管道6用于充入惰性气体；所述快冷装置7包括炉体1顶部惰性气体入口、炉体1尾部内置循环水冷疑器和电机风扇、整个炉体1周身置循环水冷却套；所述测温装置8为钨铼热电偶。
本实施例中，所述烧结炉还包括控制系统，所述控制系统与炉体1、烧结装置2、微波加热装置3和真空管道4电信号连通，用于控制上述各装置的工作。
本实施例烧结炉在进行硬质合金烧结时，具体方法如下：
(a)、脱脂处理：将待烧结合金压坯放置于本实施例烧结炉的烧结盒21中，关上炉门11开启气动开关12和冷却水套13，同时通过真空管道4，使炉内的真空度为10～20Pa，随后以8℃/min的升温速度升温至500℃，随后保温20min，得到脱脂处理后的坯件；
(b)、脱氧脱气处理：将脱脂处理后的合金，在真空度5～10Pa下，以10～20℃/分钟的升温速度升温至850℃，保温10min，随后继续以15℃/min的升温速度升温至1200℃，保温15min，得到脱氧脱气后的坯件；
(c)、烧结处理：将脱氧脱气后的合金，在真空度1～10Pa下，以15℃/min的升温速度升温至1370℃，随后保温25min，烧结后的合金；
(d)、降温处理：在真空度10～20Pa下，将烧结后的合金降温至1200℃，随后在保护性气体的氛围下，启动快冷装置7使炉温降至100℃～室温，得到硬质合金；
本实施例中，所述步骤(a)脱脂处理、步骤(b)脱氧脱气处理和步骤(c)烧结处理的烧结升温均是在微波加热装置3和电辅助加热层22同时加热的条件下进行的。
实施例2
一种硬质合金烧结方法，所述方法包括以下步骤：
(a)、脱脂处理：将待烧结合金压坯放置于实施例1烧结炉的烧结盒21中，关上炉门11开启气动开关12和冷却水套13，同时通过真空管道4，使炉内的真空度为10～20Pa，随后以5℃/min的升温速度升温至450℃，随后保温10min，得到脱脂处理后的坯件；
(b)、脱氧脱气处理：将脱脂处理后的合金，在真空度5～10Pa下，以10℃/分钟的升温速度升温至830℃，保温5min，随后继续以10℃/分钟的升温速度升温至1200℃，保温10min，得到脱氧脱气后的坯件；
(c)、烧结处理：将脱氧脱气后的合金，在真空度1～10Pa下，以10℃/min的升温速度升温至1380℃，随后保温20min，烧结后的合金；
(d)、降温处理：在真空度10～20Pa下，将烧结后的合金降温至1200℃，随后在保护性气体的氛围下，启动快冷装置7使炉温降至100℃～室温，得到硬质合金；
所述步骤(a)脱脂处理、步骤(b)脱氧脱气处理和步骤(c)烧结处理的烧结升温均是在微波加热装置3和电辅助加热层22同时加热的条件下进行的。
实施例3
一种硬质合金烧结方法，所述方法包括以下步骤：
(a)、脱脂处理：将待烧结合金压坯放置于实施例1烧结炉的烧结盒21中，关上炉门11开启气动开关12和冷却水套13，同时通过真空管道4，使炉内的真空度为10～20Pa，随后以10℃/min的升温速度升温至550℃，随后保温30min，得到脱脂处理后的坯件；
(b)、脱氧脱气处理：将脱脂处理后的合金，在真空度5～10Pa下，以20℃/分钟的升温速度升温至850℃，保温8min，随后继续以20℃/分钟的升温速度升温至1200℃，保温20min，得到脱氧脱气后的坯件；
(c)、烧结处理：将脱氧脱气后的合金，在真空度1～10Pa下，以20℃/min的升温速度升温至1400℃，随后保温30min，烧结后的合金；
(d)、降温处理：在真空度10～20Pa下，将烧结后的合金降温至1200℃，随后在保护性气体的氛围下，启动快冷装置7使炉温降至100℃～室温，得到硬质合金；
所述步骤(a)脱脂处理、步骤(b)脱氧脱气处理和步骤(c)烧结处理的烧结升温均是在微波加热装置3和电辅助加热层22同时加热的条件下进行的。
实施例4
如图3所示，一种烧结炉，所述烧结炉除还包括有收蜡管道5外，其余同实施例1；
其中，所述收蜡管道5与炉体1内部的烧结盒21相连通，在使用石蜡作为成型剂进行烧结时，用于将石蜡排出；
本实施例烧结炉在进行硬质合金烧结时，具体方法如下：
(a)、脱脂处理：将待烧结合金压坯放置于本实施例所述的烧结炉的烧结盒21中，在保护性气体的氛围下，控制炉内压力为8～12Kpa；随后以5～10℃/min的升温速度升温至450～550℃，保温10～30min，得到脱脂处理后的合金；脱脂过程中，石蜡通过收蜡管道5排出炉体1。
本实施例中，所述步骤(b)脱氧脱气处理、步骤(c)烧结处理和步骤(d)降温处理同实施例1；
本实施例中，所述步骤(a)脱脂处理、步骤(b)脱氧脱气处理和步骤(c)烧结处理的烧结升温均是在微波加热装置3和电辅助加热层22同时加热的条件下进行的。
对比例1
本对比例除步骤(a)脱脂处理、步骤(b)脱氧脱气处理和步骤(c)烧结处理的烧结升温均是在电辅助加热层22加热(不开启微波加热装置3)的条件下进行外，其余同实施例4。
对比例2
本对比例除步骤(a)脱脂处理、步骤(b)脱氧脱气处理和步骤(c)烧结处理的烧结升温均是在微波加热装置3加热(不开启电辅助加热层22)的条件下进行外，其余同实施例4。
效果例1
为表明可以实现真空条件下，电辅助加热和微波加热的同时加热工作，有效缓解了现有电加热真空烧结炉保温时间长，烧结温度高，合金晶粒长大无法有效控制的问题，现采用实施例4和对比例1、对比例2的烧结方法对待烧结YG10超细合金压坯进行烧结，并对烧结得到的硬质合金进行检测，具体结果如下：
Figure BDA0002626382870000151
综上所述，本发明提供的烧结炉，在烧结时可以实现在真空条件下，电辅助加热和微波加热的同时加热工作，有效缓解了现有电加热真空烧结炉保温时间长，烧结温度高，合金晶粒长大无法有效控制的问题，或着现有微波烧结炉由于合金制品表面温度低于内部，出现负的温度梯度现象而导致的烧结效果不佳的问题。
最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。

Claims (10)

1.一种烧结炉，其特征在于，所述烧结炉包括具有中空腔体的炉体、烧结装置、微波加热装置和真空装置、快冷装置；
其中，所述烧结装置包括设置于炉体内部的用于放置烧结物料的烧结盒以及依次包覆于烧结盒外围的电辅助加热层和保温层；
所述微波加热装置为微波磁控管，微波磁控管安置于炉体顶部及两侧，且均匀交叉分布；
所述真空装置为真空管道，真空管道与炉体内部相连通，为炉体提供真空环境。
2.根据权利要求1所述的烧结炉，其特征在于，所述烧结盒主要由氧化铝、多晶莫来石、氮化硅陶瓷或石墨材料制得，优选为纤维板；
优选地，所述电辅助加热层主要由碳纤维、碳复合材料、碳化硅或石墨材料制得；
优选地，所述保温层主要由氧化铝、莫来石、锆纤维及石墨碳纤维材料制得，优选为石墨碳纤维材料。
3.根据权利要求1所述的烧结炉，其特征在于，所述炉体包括炉门、气动开关和循环水冷却水套。
4.根据权利要求1所述的烧结炉，其特征在于，所述微波加热装置包括多个微波磁控管，用于将微波向炉体内传导。
5.根据权利要求1～4任一项所述的烧结炉，其特征在于，所述烧结炉还包括收蜡管道，所述收蜡管道与炉体内部相连通，在使用石蜡作为成型剂进行烧结时，用于将石蜡排出；
优选地，所述烧结炉还包括充气管道，用于充入惰性气体；
优选地，所述烧结炉还包括快冷装置，所述快冷装置包括炉体顶部惰性气体充气入口、炉体尾部内置循环水水冷疑器和电机风扇、整个炉体周身装置循环水冷却套；
优选地，所述烧结炉还包括测温装置，优选为钨铼热电偶。
6.根据权利要求1～4任一项所述的烧结炉，其特征在于，所述烧结炉还包括控制系统，所述控制系统与炉体、烧结装置、微波加热装置和真空管道电信号连通。
7.一种基于权利要求1～6任一项所述的烧结炉的硬质合金烧结方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：
将待烧结合金压坯放置于权利要求1～6任一项所述烧结炉的烧结盒中；在微波加热装置和电辅助加热层同时加热的条件下，依次进行脱脂处理、脱氧脱气处理、烧结处理和降温处理，得到硬质合金。
8.根据权利要求7所述的硬质合金烧结方法，其特征在于，所述脱脂处理的烧结条件至少满足如下中的至少一个：
真空度10～20Pa，脱脂温度450～550℃，升温时间10～30min，升温速度5～10℃/min；
优选地，所述脱氧脱气处理的烧结条件至少满足如下中的至少一个：
真空度5～10Pa，温度850～1200℃，升温时间15～30min，升温速度10～20℃/min；
优选地，所述烧结处理的烧结条件至少满足如下中的至少一个：
真空度1～10Pa，烧结温度1370～1400℃，保温时间20～30min。
9.根据权利要求7所述的硬质合金烧结方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：
(a)、脱脂处理：将待烧结合金压坯放置于上述烧结炉的烧结盒中，在真空度10～20Pa下，以5～10℃/min的升温速度升温至450～550℃，随后保温10～30min，得到脱脂处理后的坯件；
(b)、脱氧脱气处理：将脱脂处理后的合金，在真空度5～10Pa下，以10～20℃/分钟的升温速度升温至830～850℃，保温5～10min，随后继续以10～20℃/分钟的升温速度升温至1150～1200℃，保温10～20min，得到脱氧脱气后的坯件；
(c)、烧结处理：将脱氧脱气后的坯件，在真空度1～10Pa下，以10～20℃/min的升温速度升温至1370～1400℃，随后保温20～30min，烧结后的合金；
(d)、降温处理：在真空度10～20Pa下，将烧结后的合金降温至1150～1200℃，随后在保护性气体的氛围下，启动快冷装置使炉温降至100℃～室温，得到硬质合金；
所述步骤(a)脱脂处理、步骤(b)脱氧脱气处理和步骤(c)烧结处理的烧结升温均是在微波加热装置和电辅助加热层同时加热的条件下进行的。
10.根据权利要求9所述的硬质合金的烧结方法，其特征在于，当使用石蜡作为成型剂进行烧结时，所述步骤(a)脱脂处理在保护性气体的氛围下进行；
优选地，当使用石蜡作为成型剂进行烧结时，所述步骤(a)脱脂处理包括以下步骤：
将待烧结合金压坯放置于上述烧结炉的烧结盒中，在保护性气体的氛围下，控制炉内压力为8～12Kpa；随后以5～10℃/min的升温速度升温至450～550℃，保温10～30min，得到脱脂处理后的坯件；脱脂过程中，石蜡通过收蜡管道排出炉体。
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