专利名称：氧化物复合材料微波烧结法专用辅助加热与保温装置的制作方法
技术领域：
本实用新型属于复合材料生产设备技术领域，涉及一种氧化物复合材料微波烧结法专用辅助加热与保温装置。
背景技术：
目前微波烧结技术主要针对高损耗介质材料的加热，对于“低温吸波性能差，高温吸波性能好”氧化物复合材料的加热需要辅助加热手段。碳化硅(SiC)作为一种低温下高损耗介质材料，常被选作辅助加热材料。实际应用中较常见的是直接将碳化硅加热棒固定在坩埚四周，或者将碳化硅加热棒置于一个整体保温装置中。前者加热过程中热散失快，不利于温度的储蓄，样品温度很难达到临界温度，且降温过程中易造成样品开裂；后者保温装置整体化，不利于局部损坏部件的更换，造成保温材料的浪费。
实用新型内容本实用新型的目的在于克服上述装置的缺点，提供一种能够最大化重复利用保温材料、混合微波加热的氧化物复合材料微波烧结法专用辅助加热与保温装置。为实现上述目的，本实用新型采取的技术方案如下氧化物复合材料微波烧结法专用辅助加热与保温装置，所述装置包括上下莫来石卡槽、固定在上下莫来石卡槽之间的内外双层莫来石板、内外双层莫来石板之间的SiC加热棒以及在装置顶部设置的莫来石盖板，莫来石盖板上开设有红外测温探孔。进一步地，为起到优良的保温效果，且防止莫来石高温下软化变形，内外双层莫来石板采用卡槽结构契合，并且内外双层莫来石板与莫来石卡槽之间也相互契合。较好地，内外双层莫来石板与SiC加热棒之间，以及内层莫来石板与装置中心之间的间距均为0. 4^0. 6cm。本实用新型的辅助加热与保温装置中，选用莫来石为保温材料，SiC为辅助加热材料。本实用新型的工作原理利用内外双层莫来石板之间的SiC加热棒在低温下与微波耦合产生热量，将热量传导给样品，待样品温度上升到临界温度以上，样品自身吸收微波，加热至烧结温度。本实用新型的关键技术在于，针对制备氧化物复合材料的“低温吸波性能较差，高温吸波性能良好”的特性，采用SiC加热棒低温辅助加热，待达到临界温度后，氧化物自身吸收微波加热至烧结温度。相对于现有技术，本实用新型的优点在于I.根据氧化物的吸波特性，将传统烧结与微波烧结结合，实现了莫来石复合材料的快速烧结；2.辅助加热与保温装置的设计，同时解决了氧化物材料的低温加热问题，和加热与冷却过程中样品开裂问题；[0014]3.内外双层莫来石板之间采用卡槽契合结构，并且内外双层莫来石板与上下莫来石卡槽也互相契合，防止了莫来石高温软化变形；4.装置可以随意拆分组合，局部损坏处可以任意更换，节约了保温材料。
图I为辅助加热与保温装置的装配分解图；图2为辅助加热与保温装置的装配完成图。
具体实施方式
以下以具体实施例来说明本实用新型的技术方案，但本实用新型的保护范围不限于此。实施例I如图I和图2所示的莫来石复合材料微波烧结法专用辅助加热与保温装置，所述装置包括上下莫来石卡槽2、固定在上下莫来石卡槽2之间的内外双层莫来石板51、52、内外双层莫来石板51、52之间的SiC加热棒3以及在装置顶部设置的莫来石盖板I，莫来石盖板I上开设有红外测温探孔4 ;内外双层莫来石板51、52采用卡槽结构契合，内外双层莫来石板51、52与SiC加热棒3之间，以及内层莫来石板51与装置中心(放置样品6)之间的间距均为0. 4 0. 6cm。原料选用莫来石耐火砖坯体(河南登封宏昌耐材有限公司提供)，主要化学成分是a-莫来石，尺寸为240mm X I IOmm X 70mm，包含体积分数为40 60%聚晶球。将坯体置于辅助加热与保温装置中，将辅助加热与保温装置一同放入微波谐振腔内，将辅助加热与保温联合装置一同放入微波谐振腔内，调整好红外测温仪与样品表面的相对位置(保证红外光穿过联合装置的红外测温探孔，然后直接射到样品表面)，开启微波源，调节微波输入功率，在低温阶段以平均6 1(TC /min的速度缓慢升温，防止因排出气体过于剧烈而导致样品开裂；待排湿及排烟结束后，开始连续调节微波输入功率，以2(Tl00°C /min的速度迅速加热，同时监测反射功率，防止反射功率剧烈波动出现热失控现象；待反射功率基本稳定时，氧化物自身吸波，维持升温速率在20°C /min,匀速升温至烧结温度1000°C，保温时间2min，随炉冷却至室温，得到莫来石样品，其耐压强度为5. 85MPa，为常规样品的I. 2倍；其气孔率为69. 2%，吸水率为83. 2%，体积密度为0. 83g/cm3,与常规样品相近，能满足使用要求。整个烧结过程历时60min。上述微波谐振腔为TE666大容积微波谐振腔(常规结构)，谐振腔采用微波频率为 2. 45GHz，最大输出功率为IOKW的微波源。6个磁控管均匀分布在腔体上方，保证谐振腔内微波场强分布均匀。腔体顶部设有排气装置及适于远红外辐射温度计的探孔。红外测温仪实时监测谐振腔内样品温度，所测温度范围为60(Tl80(rC。
权利要求1.氧化物复合材料微波烧结法专用辅助加热与保温装置，其特征在于所述装置包括上下莫来石卡槽(2)、固定在上下莫来石卡槽(2)之间的内外双层莫来石板(51、52)、内外双层莫来石板(51、52)之间的SiC加热棒(3)以及在装置顶部设置的莫来石盖板(1)，莫来石盖板(I)上开设有红外测温探孔(4)。
2.如权利要求I所述的辅助加热与保温装置，其特征在干内外双层莫来石板(51、52)采用卡槽结构契合，并且内外双层莫来石板(51、52)与莫来石卡槽(2)之间也相互契合。
3.如权利要求2所述的辅助加热与保温装置，其特征在干内外双层莫来石板(51、52)与SiC加热棒(3)之间，以及内层莫来石板(51)与装置中心之间的间距均为O. Ο. 6cm。
专利摘要本实用新型属于复合材料生产设备技术领域，公开了氧化物复合材料微波烧结法专用辅助加热与保温装置。所述装置包括上下莫来石卡槽、固定在上下莫来石卡槽之间的内外双层莫来石板、内外双层莫来石板之间的SiC加热棒以及在装置顶部设置的莫来石盖板，莫来石盖板上开设有红外测温探孔。本实用新型根据氧化物的吸波特性，将传统烧结与微波烧结结合，实现了氧化物复合材料的快速烧结。
文档编号C04B35/64GK202400978SQ201120369709
公开日2012年8月29日 申请日期2011年9月27日 优先权日2011年9月27日
发明者卢红霞, 张帆, 张昕, 张锐, 李旭勤, 李春光, 杨道媛, 王海龙, 范冰冰, 许红亮, 陈德良 申请人:郑州航空工业管理学院