一種微波燒結陶瓷刀具材料用保溫及輔助加熱裝置的制造方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明屬于微波燒結技術領域，特別是一種微波燒結陶瓷刀具材料用保溫及輔助加熱裝置。
【背景技術】
[0002]氧化物陶瓷(如Al2O3基等)和非氧化物陶瓷(如Si 3N4基，TiCN基等)因其優(yōu)異的綜合力學性能而廣泛應用于金屬材料加工中切削刀具的制備。上述陶瓷材料制備的傳統(tǒng)方法主要有熱壓燒結及真空無壓燒結。但由于這些方法的加熱過程屬傳統(tǒng)熱傳導和熱輻射的形式，因此升溫過程中能量損耗較大，設備運行成本也較高。微波燒結技術與傳統(tǒng)的加熱方式相比，可實現(xiàn)材料的快速燒結，能有效細化晶粒、提高材料力學性能。但由于上述陶瓷材料的燒結溫度較高，這就為相對應的保溫裝置的設計提出了苛刻的要求。不合理的保溫裝置設計將會影響燒結過程中的保溫效果，造成燒結過程中熱量損失嚴重，升溫速率降低，進而影響材料的燒結性能。
[0003]當前公開的關于微波燒結用的保溫裝置主要有兩種形式，一種是只單純起到保溫作用，這種保溫裝置自身不提供加熱熱源，在針對低溫下吸波性能較差的陶瓷材料的燒結中，將導致材料低溫段升溫速度極慢；另外一種是在燒結試樣周圍放置吸波良好的碳化硅棒(如專利申請公布號為CN 102432303A的發(fā)明專利中提及的一種保溫裝置)，這種裝置雖然在燒結時可提供額外的熱源，但對于陶瓷刀具材料的燒結，這種輔助加熱方式保溫效果較差，熱量散失較快，升溫速度慢，并且在降溫時溫差變化過大，容易造成燒結試樣承受較大的熱應力而發(fā)生開裂。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的目的在于提供一種具有良好保溫效果，保溫裝置拆裝便捷，成本低，可實現(xiàn)一次燒結多塊試樣并能在燒結過程實現(xiàn)輔助加熱的微波燒結用保溫及輔助加熱裝置。
[0005]實現(xiàn)本發(fā)明目的的技術解決方案為:一種微波燒結陶瓷刀具材料用保溫及輔助加熱裝置，包括莫來石箱體、氧化鋁泡沫磚、氧化鋁纖維棉、坩禍、莫來石蓋子以及氧化鋁纖維棉蓋子；
[0006]其中莫來石箱體和莫來石蓋子構成了裝置的外層，莫來石蓋子位于莫來石箱體的上方，莫來石箱體的腔體底部設置氧化鋁泡沫磚，氧化鋁泡沫磚的上方設置氧化鋁纖維棉，氧化鋁纖維棉的中部裝有坩禍，氧化鋁纖維棉的頂部設置氧化鋁纖維棉蓋子，氧化鋁纖維棉蓋子的上方為莫來石蓋子，其中氧化鋁纖維棉蓋子位于坩禍的上方，氧化鋁纖維棉蓋子和莫來石蓋子的中心均開有用于紅外測溫的通孔，上述兩個通孔的中心線相重合；坩禍內(nèi)盛滿輔助加熱粉末，輔助加熱粉末的中心放置燒結試樣。
[0007]本發(fā)明的工作原理為:
[0008]本發(fā)明所選用的莫來石箱體，氧化鋁泡沫磚，氧化鋁纖維棉具有良好的透波性，耐高溫性能和低的熱傳導性。將燒結試樣放置于坩禍內(nèi)并將碳化硅、石墨以及活性炭組成的混合粉末將燒結試樣完全覆蓋，并依次蓋上氧化鋁纖維棉蓋子和莫來石蓋子。將上述裝置放在微波燒結爐內(nèi)，關閉爐門，啟動開關。燒結時，微波爐自帶的紅外測溫儀通過保溫及輔助加熱裝置蓋子上的探孔打到埋粉表面以實時測量溫度。微波加熱時，混合粉末和試樣燒結體同時吸波升溫，并通過控制微波爐的輸出功率控制升溫速率。
[0009]燒結過程中，莫來石箱體，氧化鋁泡沫磚，氧化鋁纖維棉起到了保溫作用，而輔助加熱區(qū)的碳化硅粉末，在提供額外熱源的同時，也因自身較低的熱傳導性，起到了保溫效果。同時，混合粉末中的石墨以及活性炭，還增加了燒結體系中的碳勢，防止了高溫燒結時可能的氧化。
[0010]本發(fā)明與現(xiàn)有技術相比，其顯著優(yōu)點為:1)本發(fā)明的裝置結構設計合理，保溫性能良好，可以實現(xiàn)快速升溫，并承受近2000°c的高溫，適用于快速制備各類型的陶瓷刀具材料；2)本發(fā)明的裝置以低溫高損耗介質(zhì)材料碳化硅粉末代替?zhèn)鹘y(tǒng)的碳化硅棒作為輔助加熱熱源，通過埋粉的方式保證了燒結試樣的整體吸熱，同時，碳化硅較低的熱傳導性能又能夠避免燒結過程中熱量的散失，在輔助加熱的同時也起到了保溫的作用；3)本發(fā)明輔助加熱裝置中的混合粉末中包括一定比例的石墨以及活性炭粉末以增加燒結體系中的碳勢，防止高溫燒結時可能的氧化；4)本裝置的結構布局合理，裝拆方便，可對局部損壞的配件進行更換，互換性良好，避免保溫及輔助加熱材料的浪費，同時可實現(xiàn)多塊燒結，利于實現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化。
【附圖說明】
[0011]圖1為本發(fā)明的微波燒結陶瓷刀具材料用保溫及輔助加熱裝置剖面圖。
[0012]圖2為燒結氧化鋁基陶瓷刀具材料時的燒結工藝曲線圖。
[0013]圖3為燒結碳氮化鈦基陶瓷刀具材料時的燒結工藝曲線圖。
[0014]圖中編號所代表的含義為:1_莫來石箱體；2_氧化鋁泡沫磚；3_氧化鋁纖維棉；
4-1甘禍；5_燒結試樣；6_莫來石蓋子；7_氧化招纖維棉蓋子；8_探孔；9_混合粉末。
【具體實施方式】
[0015]本發(fā)明的一種微波燒結陶瓷刀具材料用保溫及輔助加熱裝置，包括莫來石箱體1、氧化鋁泡沫磚2、氧化鋁纖維棉3、坩禍4、莫來石蓋子6以及氧化鋁纖維棉蓋子7 ;
[0016]其中莫來石箱體I和莫來石蓋子6構成了裝置的外層，莫來石蓋子6位于莫來石箱體I的上方，莫來石箱體I的腔體底部設置氧化鋁泡沫磚2，氧化鋁泡沫磚2的上方設置氧化鋁纖維棉3，氧化鋁纖維棉3的中部裝有坩禍4，氧化鋁纖維棉3的頂部設置氧化鋁纖維棉蓋子7，氧化鋁纖維棉蓋子7的上方為莫來石蓋子6，其中氧化鋁纖維棉蓋子7位于坩禍4的上方，氧化鋁纖維棉蓋子7和莫來石蓋子6的中心均開有用于紅外測溫的通孔，上述兩個通孔的中心線相重合禍4內(nèi)盛滿輔助加熱粉末9，輔助加熱粉末9的中心放置燒結試樣5o
[0017]所述輔助加熱粉末9為碳化硅、石墨以及活性炭組成的混合粉末，其體積比為7:1:1。
[0018]所述氧化鋁纖維棉蓋子7中心開有的通孔與莫來石蓋子6中心開有的通孔直徑相同，均為1mm0
[0019]莫來石箱體I的外形為圓柱體。
[0020]所述的坩禍4為耐高溫的柱形剛玉坩禍或者氮化硅坩禍。
[0021 ] 所述輔助加熱粉