微波加压合成装置制造方法
【专利摘要】本实用新型涉及一种微波加压合成装置，包括炉体、炉盖、加压装置和微波加热系统，炉体内部为炉膛，加压装置包括液压装置、上压头、下压头、模具和压力传感器，上压头、下压头和模具位于炉膛内，模具周围包裹有保温材料；微波加热系统包括微波管、过渡波导和控制装置，微波管和过渡波导连接，微波管沿炉体四周均匀布置，过渡波导伸入炉膛内，炉体侧面设有伸入炉膛模具内的测温元件，测温元件的输出信号连接控制装置，控制装置的输出信号连接微波管。本实用新型能保证了微波场强度的均匀性、连续性，能够最大限度地降低被烧结区域的温度梯度，结构简单，设计合理，热效率高；能有效防止原料的氧化损失和微波辐射，提高合成的热效率及产物质量。
【专利说明】微波加压合成装置
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及一种热电材料合成装置，特别是涉及一种热电材料的微波加压合成装置。
【背景技术】
[0002]目前，热电材料Mg2Si的制备方法主要有熔融法、机械合金化法、热压和放电等离子法和粉末冶金法，这几种方法均存在不足之处，主要问题是制备设备和工艺复杂，原料镁粉氧化损失严重、产物纯度和均匀度低，得到的Mg2Si基热电材料的热电优值ZT低。其中放电等离子烧结法是用于制备功能材料较先进的烧结技术之一，广泛用于纳米材料、磁性材料、电子材料、精细陶瓷、非晶合金、硬质合金和复合材料的快速、高品位烧结，是新型功能材料生产的理想方法。但是，放电等离子烧结法一般采用开关脉冲直流通电的加热方式，需要较大的电流才能使材料自身直接加热进行烧结。该方法不但对热电材料合成设备的要求较高，而且对导电性能不好的材料，无法通过大电流而完成烧结；同时，大电流通过电极压头到达模具时，电极压头产生较大的热损耗而被损坏，而且会存在因模具过热而损坏电极压头上的真空密封等问题。因此，急需对现有的加压合成装置进行改进。
实用新型内容
[0003]本实用新型要解决的技术问题:克服现有技术中热电材料合成装置昂贵、原料损失严重等缺点，提供一种结构简单、设计合理、热效率高的微波加压合成装置。
[0004]本实用新型的技术方案:
[0005]一种微波加压合成装置，包括炉体(4)、炉盖(5)、加压装置(I)和微波加热系统，炉体(4)内部为炉膛，炉盖(5)置于炉膛上部，所述加压装置(I)包括液压装置(1-1)、上压头(1-2)、下压头(1-3)、模具(11)和压力传感器(1-4)，上压头(1-2)、下压头(1-3)和模具
(11)位于炉膛内，模具(11)周围包裹有保温材料(10)；
[0006]微波加热系统包括微波管(2 )、过渡波导(3 )和控制装置(8 )，微波管(2 )和过渡波导(3)连接，微波管(2)沿炉体(4)四周均匀布置，过渡波导(3)伸入炉膛内，炉体(4)侧面设有伸入炉膛模具内的测温元件(6)，所述测温元件(6)的输出信号连接控制装置(8)，控制装置(8)的输出信号连接微波管(2)。
[0007]所述炉体(4)和炉盖(5)之间设有密封屏蔽圈(16)，该密封屏蔽圈(16)由外层的橡胶密封圈(12)和内层的铜网带微波屏蔽圈(13)构成。
[0008]所述炉膛为圆筒形，炉盖(5)和炉底(15)为球冠形，炉盖(5)、炉底(15)分别与炉膛的上、下端相匹配。
[0009]所述炉盖(5)或炉体(4)上设有连通炉膛的观察孔(7)和至少一组进气、排气口
(9)。
[0010]所述微波管(2)为16-32根，每根微波管的功率为0.8-0.9KW ;控制装置(8)采用PLC程序控制器，测温元件(6)采用红外测温仪或热电偶，测温元件(6)的输出信号接入PLC程序控制器。
[0011]所述炉体(4)和炉盖(5)为不锈钢材质，上压头(1-2)、下压头(1-3)由氧化铝陶瓷制成；所述模具(11)由氧化铝、碳化硅或石墨材料制成。
[0012]本实用新型的积极有益效果:
[0013](I)本实用新型的微波加压合成装置，炉膛为圆筒形，炉盖和炉底为半球形，保证了微波场强度的均匀性、连续性，能够最大限度地降低被烧结区域的温度梯度，结构简单，设计合理，热效率高。
[0014](2)本实用新型的微波加压合成装置，炉体与炉盖之间设有橡胶密封圈和铜网带微波屏蔽圈构成的密封屏蔽圈，能有效防止合成过程中原料的氧化损失和微波辐射，提高合成过程的热效率及产物的纯度和均匀度。
[0015](3)本实用新型采用PLC对微波源进行控制，根据物料的工艺要求设置合理的烧结程序，结合不同的施加压力，保证最佳工艺的实现。该装置不但可用于合成Mg2Si热电材料，也可用来合成工艺相似的其它材料。
【专利附图】
【附图说明】
[0016]图1为本实用新型微波加压合成装置的结构示意图；
[0017]图2为图1中密封屏蔽圈的结构示意图；
[0018]图中，I为加压装置，2为微波管，3为过渡波导，4为炉体，5为炉盖，6为测温元件，7为观察孔，8为控制装置，9为进气、排气口，10为保温材料，11为模具，12为橡胶密封圈，13为铜网带微波屏蔽圈，14为合成材料，15为炉底，16为密封屏蔽圈，1-1为液压装置，1-2为上压头，1-3为下压头，1-4为压力传感器。
【具体实施方式】
[0019]实施例一:参见图1、图2，一种微波加压合成装置，包括炉体4、炉盖5、加压装置I和微波加热系统，炉体4内部为炉膛，炉盖5置于炉膛上部，加压装置I包括液压装置1-1、上压头1-2、下压头1-3、模具11和压力传感器1-4，上压头1-2、下压头1-3和模具11位于炉膛内，模具11周围包裹有保温材料10 ;模具11内装有合成材料14。
[0020]微波加热系统包括微波管2、过渡波导3和控制装置8，，微波管(2)和过渡波导
(3)连接，微波管2沿炉体4四周均匀布置，过渡波导3伸入炉膛内，炉体4侧面设有伸入炉膛模具内的测温元件6 (测温元件设置在模具表面，并与合成材料相接触)，所述测温元件6的输出信号连接控制装置8，控制装置8的输出信号连接微波管2。每根微波管的功率为
0.8-0.9KW，微波管的数量为16-32根，可根据需要进行选用；控制装置8采用PLC程序控制器，测温元件6采用红外测温仪或热电偶，测温元件的输出信号接入PLC程序控制器。
[0021]炉膛为圆筒形，炉盖5和炉底15为球冠形，炉盖5、炉底15分别与炉膛的上、下端相匹配。炉盖5或炉体4上设有连通炉膛的观察孔7和至少一组进气、排气口 9。炉体4和炉盖5为不锈钢材质，上压头1-2、下压头1-3由氧化铝陶瓷制成；模具11由氧化铝、碳化硅或石墨制成。
[0022]该合成装置的具体操作步骤:
[0023](I)将合成材料放入模具中，置于炉膛中液压装置1-1的上压头1-2上，套上保温材料10，放好橡胶密封圈12和铜网带微波屏蔽圈13，放好下压头1-3，盖上炉盖5并固定；
[0024](2)将测温元件6插入炉膛内部；抽真空或通入保护气体；压紧上压头、下压头，设定初始压力；
[0025](3)设定微波预处理的功率，开启微波，逐渐升温至预处理温度，保温；
[0026](4)设定二次加压的压力和微波加压合成功率，开启微波，快速升温至合成温度进行合成；
[0027]( 5)最后自然冷却至室温，卸压，得到产品。
[0028]实施例二:同实施例一，基本相同，不同之处在于:
[0029]在所述炉体4和炉盖5之间设有密封屏蔽圈16，密封屏蔽圈16由外层的橡胶密封圈12和内层的铜网带微波屏蔽圈13构成。
【权利要求】
1.一种微波加压合成装置，其特征是:包括炉体(4)、炉盖(5)、加压装置(I)和微波加热系统，炉体(4)内部为炉膛，炉盖(5)置于炉膛上部，所述加压装置(I)包括液压装置(1-1)、上压头(1-2)、下压头(1-3)、模具(11)和压力传感器(1-4)，上压头(1-2)、下压头(1-3)和模具(11)位于炉膛内，模具(11)周围包裹有保温材料(10); 微波加热系统包括微波管(2)、过渡波导(3)和控制装置(8)，微波管(2)和过渡波导(3)连接，微波管(2)沿炉体(4)四周均匀布置，过渡波导(3)伸入炉膛内，炉体(4)侧面设有伸入炉膛模具内的测温元件(6)，所述测温元件(6)的输出信号连接控制装置(8)，控制装置(8)的输出信号连接微波管(2)。
2.根据权利要求1所述的微波加压合成装置，其特征是:所述炉体(4)和炉盖(5)之间设有密封屏蔽圈(16)，该密封屏蔽圈(16)由外层的橡胶密封圈(12)和内层的铜网带微波屏蔽圈(13)构成。
3.根据权利要求1所述的微波加压合成装置，其特征是:所述炉膛为圆筒形，炉盖(5)和炉底(15)为球冠形，炉盖(5)、炉底(15)分别与炉膛的上、下端相匹配。
4.根据权利要求1或2所述的微波加压合成装置，其特征是:所述炉盖(5)或炉体(4)上设有连通炉膛的观察孔(7)和至少一组进气、排气口(9)。
5.根据权利要求1或2所述的微波加压合成装置，其特征是:所述微波管(2)为16-32根，每根微波管的功率为0.8-0.9KW ;控制装置(8)采用PLC程序控制器，测温元件(6)采用红外测温仪或热电偶，测温元件(6)的输出信号接入PLC程序控制器。
6.根据权利要求1或2所述的微波加压合成装置，其特征是:所述炉体(4)和炉盖(5)为不锈钢材质，上压头(1-2)、下压头(1-3)由氧化铝陶瓷制成；所述模具(11)由氧化铝、碳化硅或石墨材料制成。
【文档编号】B01J19/12GK203545695SQ201320681712
【公开日】2014年4月16日 申请日期:2013年11月1日 优先权日:2013年11月1日
【发明者】刘新保 申请人:刘新保