6内设有内芯微波接受粉体11，外层耐热陶瓷砌片槽6和外层耐热陶瓷砌片槽4之间设有外层微波接受粉体5。氧化铝纤维棉盖9和莫来石盖8的中心均设有红外测温孔7(直径约为10mm)，两个红外测温孔7的中心线相重合，且与内层耐热陶瓷砌片槽6的内部相连通。陶瓷烧结件10放置在内层耐热陶瓷砌片槽6内，埋覆在内芯微波接受粉体11中。
[0026]其中，外层耐热陶瓷砌片槽4内的外层微波接受粉体5为碳化硅、石墨以及活性炭组成的微米级混合粉末，其体积比为60:20:20。可适量加入微量的高微波损耗材料粉末(加入量为外层微波接受粉体总重量的1%左右)以提高加热速度，高微波耗损材料选自Fe304、Sn02、MnC>2 或 Cr203。
[0027]内层耐热陶瓷砌片槽6内的内芯微波接受粉体11为氧化铝、石墨以及活性炭组成的微米级混合粉末，其体积比为70:15:15。
[0028]外层耐热陶瓷砌片槽4和内层耐热陶瓷砌片槽6采用耐高温的刚玉片或者氮化硅片，交错拼砌而成，拼砌的容积根据所烧结陶瓷件10的尺寸和数量来确定。
[0029]应用实施例1 氧化铝基陶瓷材料的烧结。
[0030]原料选用自制烧结Al2O3基陶瓷坯体，主要化学成分是微米级的30wt% TiC，亚微米级的钼粉2wt%，镍粉为4 wt5"^PTiB lwt%，助烧剂Y2O、MgO为1.5 wt%，主体余量为亚微米级的α-Α1203。所烧结陶瓷单件尺寸为13*13*7mm。将待烧结试样(即烧结陶瓷件10)放置于内层耐热陶瓷砌片槽6中，槽内部以内芯微波接受粉体11完全填充，然后内层耐热陶瓷砌片槽6放入以外层微波接受粉体5。填充的外层耐热陶瓷砌片槽4(该外层耐热陶瓷砌片槽4部依次设有氧化铝纤维棉层3、氧化铝泡沫砖层2和莫来石箱体I)内。并依次盖好氧化铝纤维棉盖9和莫来石盖8。将本发明微波盛料装置放入真空微波烧结炉的微波谐振腔内，调整好红外测温仪与陶瓷坯体的相对位置(保证红外光穿过盖体的红外测温探孔7，然后直接射到陶瓷坯体表面的上方)，开启微波电源，调节输入功率，在低温阶段，腔体内微波的加热主要依赖于外层微波接受粉体5。而内层耐热陶瓷砌片槽6中，内芯微波接受粉体11中的主体氧化铝，则在其受体温度达到8(KTC后，开始接受微波发生损耗发热。这种混杂加热方式，使埋植在内芯微波接受粉体内的陶瓷坯体，在低温阶段可以相对平缓的速度升温，防止因气体排出剧烈导致样品开裂;而在高温阶段，由于内芯微波接受粉体11和陶瓷坯体中Al2O3开始与微波发生耦合，内层的温度可以持续稳定升高。这可保障最终陶瓷的产品质量的稳定。开启微波后，在50min左右的时间烧结试样的温度就达到了 1600°C，随后保温lOmin，整个烧结过程持续约60min左右，烧结完成后，随炉冷却到室温。其致密度达到99.2%以上，表面硬度为216?&，弯曲强度为91810^，断裂韧性为5.26 MPa-m1/2，已能满足陶瓷刀具对性能的使用要求。
[0031]应用实施例2
Al2O3基陶瓷坯体的配料，装料排布和微波接受粉体同应用实施例1。开启微波后，在50min左右的时间控制两个不同炉次中烧结试样的温度分别加热达到了 1500°C、1700°C，随后保温lOmin。烧结完成后，随炉冷却到室温。不同炉次已烧结陶瓷坯体，随着最高烧结温度的增高，其致密度分别为97.3%和99.6%，表面硬度分别为18.6GPa和22.3G
a，弯曲强度分别为880MPa和950MPa，断裂韧性为3.75 MPa.m1/2和5.76MPa.m1/2。已能满足陶瓷刀具对性能的使用要求。
[0032]应用实施例3
Al2O3基陶瓷坯体的配料，装料排布和微波接受粉体同应用实施例1。适量加入微量的Cr203粉末在内芯微波接受粉体内。开启微波后，在50min左右的时间烧结试样的温度就达到了 1800°C，随后保温lOmin，整个烧结过程持续约60min左右，烧结完成后，随炉冷却到室温。所制得的烧结试样的相对密度为99.2%,硬度为21.6 GPa，弯曲强度为900MPa，断裂韧性为4.26 MPaml/2，已能满足陶瓷刀具对性能的使用要求。
[0033]上述各实施例中微波真空烧结炉微波频率为2.45GHz，在烧结时，通入含氢6%的氮气氛。最大输出功率为5KW ο 6个磁控管分别在微波谐振腔的上方和下方，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°01800°(:。
[0034]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，此外还有升温速度稳定，保温性能好，结构简单，加热过程易控，成本低廉的特点，可有效地提高了生产效率，同时烧结的产品综合力学性能较高，满足刀具材料的使用要求。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。
【主权项】
1.一种高温烧结用的微波盛料装置，所述微波盛料装置内部设有微波受体粉床，工件置于所述微波受体粉床内进行烧结;其特征在于:所述微波受体粉床外周由内至外依次设有内层耐热陶瓷砌片槽、外层耐热陶瓷砌片槽和保温层;所述内层耐热陶瓷砌片槽、外层耐热陶瓷砌片槽和保温层上端开口；所述内层耐热陶瓷砌片槽和外层耐热陶瓷砌片槽之间填充有外层微波接受粉体;所述保温层上端开口处设有外层保温盖;所述外层保温盖上设有红外测温孔，与微波受体粉床相连通。2.根据权利要求1所述的微波盛料装置，其特征在于:所述微波受体粉床采用内芯微波接受粉体;所述内芯微波接受粉体采用氧化铝、石墨和活性炭以体积比70:15:15组成的混合粉末;所述外层微波接受粉体采用碳化硅、石墨和活性炭以体积比60: 20: 20组成的混合粉末。3.根据权利要求2所述的微波盛料装置，其特征在于:所述外层微波接受粉体还包括微量的高微波损耗材料粉末;所述高微波耗损材料选自Fe304、SnO2、Μη02或Cr2O3;所述高微波损耗材料粉末占外层微波接受粉体总重量的1%。4.根据权利要求2所述的微波盛料装置，其特征在于:所述内芯微波接受粉体和外层微波接受粉体的粒径大小为微米级。5.根据权利要求1至3任一所述的微波盛料装置，其特征在于:所述保温层由内至外依次包括氧化铝纤维棉层、氧化铝泡沫砖层和莫来石箱体;所述外层保温盖采用莫来石盖。6.根据权利要求5所述的微波盛料装置，其特征在于:所述内层耐热陶瓷砌片槽、外层耐热陶瓷砌片槽、氧化铝纤维棉层、氧化铝泡沫砖层和莫来石箱体均呈方形，且上端开口。7.根据权利要求6所述的微波盛料装置，其特征在于:所述氧化铝泡沫砖层上端开口处设有氧化铝纤维棉盖;所述氧化铝纤维棉盖位于所述莫来石盖下方;所述氧化铝纤维棉盖上设有红外测温孔，所述莫来石盖上的红外测温孔通过氧化铝纤维棉盖上的红外测温孔与所述微波受体粉床相连通。8.根据权利要求7所述的微波盛料装置，其特征在于:所述红外测温孔的孔径大小为1mm09.根据权利要求1至3任一所述的微波盛料装置，其特征在于:所述内层耐热陶瓷砌片槽和外层耐热陶瓷砌片槽采用氧化铝、氮化硼或氮化硅片交错堆砌而成。
【专利摘要】本发明公开了一种高温烧结用的微波盛料装置，内部设有微波受体粉床，微波受体粉床外周由内至外依次设有内层耐热陶瓷砌片槽、外层耐热陶瓷砌片槽和保温层；内层耐热陶瓷砌片槽、外层耐热陶瓷砌片槽和保温层上端开口；内层耐热陶瓷砌片槽和外层耐热陶瓷砌片槽之间填充有外层微波接受粉体；保温层上端开口处设有外层保温盖；外层保温盖上设有红外测温孔，与微波受体粉床相连通。本发明微波盛料装置无需使用整体的盛料刚玉坩埚，装置零部件更换方便、成本低廉，整体保温效果好，升温速度可控、均匀，且能有效加热至1800℃以上温度。
【IPC分类】F27D3/00
【公开号】CN105627760
【申请号】CN201610075400
【发明人】万韬隃, 姚义俊, 韩帆
【申请人】南京信息工程大学
【公开日】2016年6月1日
【申请日】2016年2月3日