加熱燒結時的燒結溫度，而依舊可使材料達到所需的溫度，極大的降低了能耗；同時由于微波產生的熱量是在材料整體發(fā)熱后再向外界擴散，可以有效的減少材料內部產生的應力，降低大尺寸陶瓷材料的開裂可能性，對于陶瓷燒結技術有著巨大的推進作用。
[0062]同時，該發(fā)明第一次將電加熱燒結和微波加熱燒結兩種不同燒結方式集成在一個燒結爐中，打破了傳統(tǒng)陶瓷燒結爐只存在一種燒結方式的格局。兩種燒結方式可單獨進行，也可同時進行，極大的豐富了陶瓷燒結工藝，推動材料的研發(fā)過程。同時將不同的燒結方式通過控制系統(tǒng)集成在控制柜中，只需在控制柜面板上即可對燒結爐進行操作，同時監(jiān)測設備運行情況，極大的簡便了設備的使用流程。
[0063]以上所述，僅為本發(fā)明較佳的【具體實施方式】，但本發(fā)明的保護范圍并不局限于此，任何熟悉本技術領域的技術人員在本發(fā)明揭露的技術范圍內，可輕易想到的變化或替換，都應涵蓋在本發(fā)明的保護范圍之內。本領域普通的技術人員可以理解，在不背離所附權利要求定義的本發(fā)明的精神和范圍的情況下，可以在形式和細節(jié)中做出各種各樣的修改。
【主權項】
1.一種復合式微波燒結爐，包括電加熱控制系統(tǒng)、微波控制系統(tǒng)和長方體形加熱爐；其特征在于， a)電加熱控制系統(tǒng)，用于控制電加熱過程的升溫、保溫、降溫以及爐膛內的真空度； b)微波控制系統(tǒng)，用于操作控制微波發(fā)射器的開啟、關閉，開啟數(shù)量以及發(fā)射功率，可根據(jù)不同的要求達到不同的微波加熱效果； c)長方體形加熱爐，用于對材料進行獨立的電加熱燒結、微波燒結及電加熱與微波復合燒結，可在真空環(huán)境下運行，采用水循環(huán)進行爐體冷卻。
2.根據(jù)權利要求1所述的復合式微波燒結爐，其特征在于，電加熱控制系統(tǒng)將電加熱裝置、控溫裝置和真空控制裝置集成在一個控制柜中，電加熱控制系統(tǒng)通過信號傳輸線與爐體的電加熱裝置、真空控制裝置相連；通過控制柜操作對電加熱裝置進行設置，電加熱控制系統(tǒng)對長方體形爐體內物料進行常壓或真空燒結。
3.根據(jù)權利要求1所述的復合式微波燒結爐，其特征在于，微波控制系統(tǒng)通過信號線與爐體頂部的微波發(fā)射器相連，獨立于電加熱控制系統(tǒng)之外進行操作，通過控制柜操作對微波發(fā)射器進行設置，對爐內物料進行微波加熱燒結。
4.根據(jù)權利要求2或3所述的復合式微波燒結爐，其特征在于，微波控制系統(tǒng)和電加熱控制系統(tǒng)可單獨使用，亦可同時使用，達到不同的加熱效果。
5.根據(jù)權利要求2所述的復合式微波燒結爐，其特征在于，所述電加熱控制系統(tǒng)包括溫度記錄儀、電加熱裝置控制面板(溫控面板)、加熱控制按鈕、真空控制按鈕、真空度檢測儀；其中，溫度記錄儀與爐體測溫裝置相連，負責檢測爐膛內的實時溫度；電加熱裝置控制面板(溫控面板)用于設置包括加熱溫度、升溫速度、保溫時間、降溫速度的燒結工藝參數(shù)，從而控制燒結爐的電加熱過程；加熱控制按鈕包括“加熱開始”按鈕和“加熱停止”按鈕，在溫控面板將燒結裝置設置完成后，按下“加熱開始”按鈕可使燒結爐按照設置好的裝置開始加熱，當燒結過程中出現(xiàn)冷卻水停止，裝置設置錯誤等異常時，可按下“加熱停止”按鈕，使燒結爐不再加熱；真空控制按鈕包括“真空開始”按鈕和“真空停止”按鈕，真空控制按鈕通過真空泵與爐體連接，可通過按鈕控制爐內真空度；真空度檢測儀通過信號線直接與爐體連接，用于監(jiān)測爐內實時真空度。
6.根據(jù)權利要求1所述的復合式微波燒結爐，其特征在于，所述微波控制系統(tǒng)包括集成在一個控制柜中的微波發(fā)射器控制面板和微波功率顯示面板，其中微波發(fā)射器控制面板上顯示有與對爐膛頂部的8個微波發(fā)射器相對應的8個觸控按鈕，可通過對觸控按鈕的操作可對每一個微波發(fā)射器單獨進行開啟和關閉，從而達到了控制爐膛內微波加熱的目的；控制面板旁邊的功率顯示面板可實時顯示微波發(fā)射器開啟時的工作功率；微波控制面板和微波功率顯示面板通過信號線與爐頂微波發(fā)射器相連，通過裝置控制和信號傳輸對發(fā)射器進行控制和監(jiān)測，從而達到微波加熱的目的。
7.根據(jù)權利要求1所述的復合式微波燒結爐，其特征在于，所述長方體形加熱爐包括有效容積達到90厘米X 70厘米X 70厘米的長方體形爐膛、爐頂和樣品臺；爐膛由內向外依次為加熱元器件、耐火層、保溫層、防護層和外部鋼結構組成；加熱元器件為U型硅鉬棒，分為四組安裝在爐膛四面內壁；耐火層由高純氧化鋁耐火磚構成，耐火層的外面為保溫層和防護層，保溫層由高純氧化鋁泡沫磚構成；防護層在保溫層外部，由不銹鋼板組成，用于爐膛的保護；爐頂分布有8個尺寸和功率相同的微波發(fā)射器，每個發(fā)射器端口尺寸為80厘米*40厘米，按一定的位置排布；爐頂中央分布有I個鉑銠熱電偶和I個紅外溫度傳感器，熱電偶和紅外溫度傳感器通過信號線與電加熱系統(tǒng)控制柜相連；鉑銠熱電偶用于電加熱時爐膛內部溫度的測定；紅外溫度傳感器發(fā)出的紅外線直接射在樣品臺上，用于樣品本身的溫度測定。
8.根據(jù)權利要求1所述的復合式微波燒結爐，其特征在于，電加熱控制系統(tǒng)用于控制燒結爐的電加熱裝置，爐膛內的真空度，使燒結爐進行常壓燒結或是真空燒結；微波控制系統(tǒng)用于控制爐膛的微波加熱裝置；長方體形爐膛起著對爐內物料進行電加熱和微波加熱的作用。
9.使用根據(jù)權利要求1-8所述的復合式微波燒結爐的使用方法，其特征在于，該方法包括以下步驟: 1)將物料放置在爐膛底部的物料升降臺上，通過液壓裝置使升降臺上升與爐膛完全閉合； 2)進行電加熱燒結時，開啟電加熱控制系統(tǒng)電源，在控制柜上的電加熱裝置控制面板(溫控面板)上設置燒結工藝參數(shù)，包括；加熱溫度、升溫速度、保溫時間、降溫速度，設置完裝置后，開啟循環(huán)冷卻水裝置，按下“加熱開始”按鈕即可開始燒結裝置。燒結爐會按照設置的裝置進行燒結，裝置停止后燒結爐燒結過程自動停止。電加熱燒結過程中，可隨時通過“加熱停止”按鈕將電加熱過程停止； 3)進行微波加熱燒結時，開啟微波控制系統(tǒng)電源，在控制柜上的微波發(fā)射器控制面板上按下微波發(fā)射器觸控按鈕，選擇要開啟的微波發(fā)射器，發(fā)射器運行后向爐膛內發(fā)出微波，可對爐體內具有介電性質的物料進行加熱。不同位置和數(shù)量的微波發(fā)射器產生的微波在爐膛內部形成不同強度的微波能量場，使爐膛內的物料達到不同的加熱效果，相應的會在旁邊的微波功率顯示面板上顯示出實時的微波輸出功率。需要停止加熱時，通過觸控按鈕將微波發(fā)射器關閉即可； 4)同時進行電加熱燒結和微波燒結時，則可同時開啟電加熱控制系統(tǒng)和微波控制系統(tǒng)電源。設置完電加熱裝置后，開啟循環(huán)冷卻水裝置，按下“加熱開始”按鈕進行電加熱，按下微波發(fā)射器觸控按鈕，開啟微波發(fā)射器進行微波加熱； 5)如果進行真空燒結，需要按下電加熱控制柜上的“真空開始”按鈕，對爐膛進行抽真空，真空度檢測儀會顯示出爐膛內的實時真空度，達到所需的真空度后，按下“真空停止”按鈕，爐膛則會處于燒結所需的真空環(huán)境。加熱過程中的實時溫度會在電加熱系統(tǒng)控制柜上的溫度記錄儀上顯示，可對爐內溫度情況進行實時的監(jiān)控。
【專利摘要】本發(fā)明公開一種復合式微波燒結爐，主要用于大尺寸納米陶瓷材料的燒結。由電加熱控制系統(tǒng)、微波控制系統(tǒng)和長方體形加熱爐體三部分構成，電加熱控制系統(tǒng)控制爐體的電加熱程序，微波控制系統(tǒng)控制爐體的微波加熱程序，兩套控制系統(tǒng)可以對爐體進行單獨的電加熱或者微波加熱，也可同時進行復合燒結，爐體可在常壓下燒結，也可在真空環(huán)境下燒結，從而達到不同的燒結效果。
【IPC分類】F27B5-14, F27B5-06, F27B5-05
【公開號】CN104596235
【申請?zhí)枴緾N201410816148
【發(fā)明人】牟詩城, 舒永春, 韓凌云, 曾學云
【申請人】國家納米技術與工程研究院
【公開日】2015年5月6日
【申請日】2014年12月23日