微波热解沉积致密化装置

摘要

本发明公开了一种微波热解沉积致密化装置，要解决的技术问题是利用微波，实现材料的逐渐热解致密化或高温烧结，本发明采用以下技术方案：一种微波热解沉积致密化装置，所述微波热解沉积致密化装置具有微波腔体，微波腔体外壁上设有微波管，微波腔体内设有载物台。本发明与现有技术相比，微波腔体外壁上设有多组微波管，微波腔体内设有载物台，在微波的作用下，试样自发产生一定的温度梯度，并产生局部高温，腔体内还可实现气氛保护或真空，在载入工作气体后还可实现气体的定向流动，并通过微波功率调节和气体的定向流动来调节和控制试样的温度梯度，从而来实现样品的逐渐热解致密化或高温烧结，并可根据实验需要，实现样品的转动。

说明书

技术领域

本发明涉及一种多功能的微波加热装置，特别是一种用于陶瓷或陶瓷基复合材料的高温加热装置。

背景技术

微波加热作为一种工业上的处理技术早在五十余年前就产生了，经过多年在微波理论、实验装置等多方面的探索和研究，微波理论和技术得到了不断完善。很多物体在微波照射下能够吸收微波能量使之转化为热能，这一现象成为微波加热的物质基础。微波加热技术正在迅速发展，是一种极具价值和应用前景的加热技术。微波加热技术是一种与传统加热完全不同的加热技术，可以产生一系列传统加热所不具备的独特效果。高性能陶瓷与陶瓷基复合材料的制备多采用烧结或等温化学气相渗透CVI技术，在以往的几十年间，微波加热主要应用于低温领域，而在近十几年来，人们已将兴趣逐渐转移到高温加热领域，试图用微波能来实现高温加热或烧结陶瓷材料。

发明内容

本发明的目的是提供一种微波热解沉积致密化装置，要解决的技术问题是利用微波，实现材料的逐渐热解致密化或高温烧结。

本发明采用以下技术方案：一种微波热解沉积致密化装置，所述微波热解沉积致密化装置具有微波腔体，微波腔体外壁上设有微波管，微波腔体内设有载物台。

本发明的微波管是一组以上，正交排列、定向聚焦辐射使保温微波腔体中心处场强密度最大，微波腔体为矩形腔。

本发明的微波腔体包括密封微波腔，密封微波腔内设有保温层。

本发明的微波腔上设有透波密封窗。

本发明的微波腔设有抽气口，抽气口与真空系统连接。

本发明的微波腔设有进气口，进气口与充气系统连接。

本发明的载物台下连接有转动机构。

本发明的微波腔外绕有冷却管。

本发明的密封微波腔外设有壳体，壳体内设有电器箱、微波电源和冷却器，壳体上设有控制面板，控制面板上设有真空计、气体流量计、微波功率表、定时器、调节器、温控仪、开关和抗流门。

本发明抗流门上设有观测孔。

本发明与现有技术相比，微波腔体外壁上设有多组微波管，微波腔体内设有载物台，在微波的作用下，试样自发产生一定的温度梯度，并产生局部高温，腔体内还可实现气氛保护或真空，在载入工作气体后还可实现气体的定向流动，并通过微波功率调节和气体的定向流动来调节和控制试样的温度梯度，从而来实现样品的逐渐热解致密化或高温烧结，并可根据实验需要，实现样品的转动。

附图说明

图1是本发明实施例结构示意图。

图2是本发明实施例控制面板示意图。

图3是本发明实施例保温层内(一)结构示意图。

图4是本发明实施例保温层内(二)结构示意图。

图5是本发明实施例保温层内(三)结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明作进一步详细说明。如图1所示，本发明的微波热解沉积致密化装置包括密封的微波腔1，密封微波腔1内设有透波保温层5，微波腔1外设三组正交排列的微波管2，微波管2前的微波腔1上设有透波密封窗4，微波腔1上设有抽气口6和进气口8，抽气口6与真空系统7连接，进气口8与充气系统连接，为适应工艺的要求，满足设备能一次长时间持续工作，确保微波管2和密封微波腔1正常持续工作，微波腔1外绕有冷却管10，冷却管10与冷却器13连接，冷却器13设有外接进水口22，微波腔1设置在一壳体内，壳体内还设有电器箱11、微波电源12冷却器13和真空系统7。

如图2所示，壳体上设有控制面板，控制面板上设有真空计14、气体流量计15、微波功率表16、定时器17、功率调节器18、温控仪19、开关20和抗流门21。微波频率为2450MHz，功率0～10KW线形可调。微波腔体承受压力为±0.1MPa，微波谐振腔体容积为30～100L。

附图3所示，透波保温层5内设载物台3，载物台3下可连接转动机构，为了能充分利用源气体，控制气流方向，迫使气体定向流动，协同控制温度梯度，载物台3上设有陶瓷罩9，抽气口6设在透波保温层5侧面上部，透波保温层5侧面下部的进气口8与载物台3下部接通，载物台3上放置多孔陶瓷23和样品24，适用于真空或充气条件下多孔材料的热解致密化。

附图4所示，透波保温层5内设载物台3，载物台3下可连接转动机构，抽气口6设在透波保温层5侧面上部，透波保温层5侧面下部的进气口8与载物台3下部接通，载物台3上放置样品24，适用于真空或充气条件下陶瓷材料的烧结。

附图5所示，透波保温层5内设载物台3，载物台3下可连接转动机构，抽气口6设在透波保温层5侧面上部，透波保温层5侧面下部的进气口8与载物台3下部接通，载物台3上放置多孔陶瓷23和基片25，适用于真空或充气条件下薄膜的沉积。

本发明的微波热解沉积致密化装置采用多组磁控管的正交排列，压缩微波加热矩形腔体，定向聚焦辐射、高场强微波谐振腔，使微波场在腔体中心的密度高度迭加汇集，增强微波场的局部加热效果，使中心处的试样迅速被加热，并自发产生一定的温度梯度，由于中心区域的微波场的密度相对增大，加热速度相应提高，样品存在局部高温，再加上载入气体的冷却作用，以控制温度梯度来满足材料制备工艺的要求。透波密封窗实现腔体的密封，并承受一定的负压；在保温层内有可拆卸的陶瓷罩，可实现气体的定向流动，并提高源气体的利用率，满足特殊应用；在微波加热腔外设有冷却装置，确保设备长期持续的工作，连续工作时间可达到900小时以上。

本发明的特点是在微波加热腔体中，微波场集中在腔体中心处，即在微波加热腔中心处微波场密度为最大，并在试样内自发产生一定的温度梯度，并可通过功率调节和载入气体控制并调节温度梯度；本设备通用性广泛，可用于真空和气氛下的高温加热，最高使用温度可达1800℃以上；在通入源气体的工作情况下，可实现气流的定向流动，便于工艺的控制与研究。

本设备主要用于真空、各种气氛下的高温加热，例如陶瓷的微波烧结；微波热解镀膜；通过引入热解物质，由化学气相过程来实现陶瓷基复合材料的致密化。