[发明专利]一种超声波振动活化辅助微波烧结炉

权利要求书

1.一种超声振动活化辅助微波烧结炉，包括炉壳及内置于炉壳的炉膛、微波加热系统、气氛系统及超声振动活化辅助烧结系统，微波加热系统包括微波源、磁控管、波导管、吸收微波的引波坩埚或普通高温坩埚，微波频率可以从300MHz到300GHz，超声振动活化辅助烧结系统包括变幅杆、变幅杆支撑架、超声波发生器、超声波换能器、普通高温坩埚或吸收微波的引波坩埚，其特征是，磁控管安装在所述波导管上，波导管安装在炉壳上，引波坩埚或普通高温坩埚安装在炉膛中部，待烧样品位于吸收微波的引波坩埚或普通高温坩埚内，引波坩埚或普通高温坩埚与变幅杆相连，变幅杆另一端与位于炉壳外的超声波换能器连接，变幅杆通过变幅杆支撑架固定，变幅杆支撑架通过小孔穿过炉壳，变幅杆外径比变幅杆支撑架内径稍小，变幅杆可以在变幅杆支撑架内沿轴径自由移动，炉壳底部开有通过变幅杆支撑架的小孔，炉壳顶部和引波坩埚顶部开有通过红外测温仪进行温度监测的测温孔，两个测温孔的中心线及待烧样品的中心线在同一条垂直直线上。

2.根据权利要求1所述的超声振动活化辅助微波烧结炉，其特征是，待烧样品置于坩埚内，烧结易吸收微波的待烧样品时用普通高温坩埚，普通高温坩埚的底部周围有一个向上约0.3～1cm的底沿，烧结不易吸收微波的待烧样品时用引波坩埚，引波坩埚顶部中心开有测温孔，引波坩埚形成引波加热腔，引波坩埚的材料包括氮化硅、碳化硅、氮碳化硅、硼硅酸铝或刚玉莫来石陶瓷。

3.根据权利要求1所述的超声振动活化辅助微波烧结炉，其特征是，超声换能器、超声波发生器与变幅杆、变幅杆支撑架、普通高温坩埚或引波坩埚组成超声振动活化装置，变幅杆支撑架通过炉膛小孔安装并固定，普通高温坩埚、变幅杆支撑架和变幅杆的材料包括三氧化二铝、二氧化锆、氧化镁、氧化铍、氮化硼，碳化硼、碳化硅、氮化硅、氮化铝在内的陶瓷、耐高温玻璃或石墨，包括高温合金钢、碳化钨、碳化钛、钛铝合金、不锈钢在内的高温高强度合金，超声振动活化辅助微波烧结炉的工作温度范围为600℃～1800℃，最高工作温度由微波烧结炉的额定工作温度及坩埚、支撑架和变幅杆的最高使用温度确定。

4.根据权利要求1所述的超声振动活化辅助微波烧结炉，其特征是，超声换能器为磁致伸缩换能器或压电换能器，工作频率为20kHz～100kHz，超声波功率和加载时间通过超声波发生器控制，超声波发生器产生与超声换能器工作频率匹配的电信号，电信号通过超声波换能器转换成超声振动，超声振动通过变幅杆、坩埚传递给坩埚内的待烧样品，使待烧样品在烧结过程中处于超声振动状态，在微波烧结的同时，待烧样品的物质微粒在高温下高速振动，促进待烧样品晶粒均匀成核长大或者均匀熔化，块状样品微结构均匀、致密，在微观结构上更加优异。

5.根据权利要求1所述的超声振动活化辅助微波烧结炉，其特征是，气氛系统通过底部的通气口通入气体，气体通过顶部的排气口排出，气氛包括空气气氛、氧气气氛、惰性气氛，通过密封通气口、在排气口抽真空可形成一定的低真空烧结气氛。