[实用新型]一种碳纤维微波等离子体热处理设备

权利要求书

1.一种碳纤维微波等离子体热处理设备，包括微波源系统、同轴石英反应器、冷却系统、外层金属导管，其特征在于：微波源系统包括微波电源、环形器、微波发生器、矩形波导、转换波导、短路活塞；

所述同轴石英反应器包括同轴内层石英反应器和同轴外层石英管，所述同轴内层石英反应器的两端口设置有碳纤维丝入口、等离子体工作气体进气口和保护石英管的旋气入口及控制工作气压的真空泵；

所述同轴外层石英管外设置有金属导管用以约束电磁波的传输，金属管外布置有磁场组件；

所述同轴内层石英反应器为热处理设备的主体，微波由微波源系统产生并在所述同轴内层石英反应器中激发工作气体产生等离子体，所述同轴内层石英反应器与同轴外层石英管的夹层通有冷却液；

同时，在所述同轴内层石英反应器的两端设置有控制等离子体加热区间长度的空心石墨管和运输碳纤维的差速收丝机与放丝机，碳纤维通过所述空心石墨管与所述收丝机与所述放丝机连接，通过调控收丝机和放丝机的速度差产生恒定拉应力并以所需速率将碳纤维运输至等离子体加热区；

等离子体加热区的温度由所述微波源系统的功率、磁场组件、放电气体种类和工作气压调控，通过调控工作气体获得不同的工作氛围，同轴内层石英反应器是用于同时完成碳纤维的碳化、石墨化和硼化多个热处理过程的场所。

2.根据权利要求1所述的一种碳纤维微波等离子体热处理设备，其特征在于：所述微波源系统为磁控管微波源或固态微波源，所述微波源系统的电磁波频率根据场景需求选定，在0.915、2.45和2.45-30GHz范围内调节。

3.根据权利要求1所述的一种碳纤维微波等离子体热处理设备，其特征在于：所述冷却系统包括转换波导内的循环水冷却系统、同轴石英管之间的液氮冷却系统和同轴内层石英反应器中的旋气保护装置。

4.根据权利要求2所述的一种碳纤维微波等离子体热处理设备，其特征在于：

所述磁控管微波源的微波发出端口接有环形器。

5.根据权利要求1所述的一种碳纤维微波等离子体热处理设备，其特征在于：

微波源通过矩形波导和转换波导连接到石英反应器，矩形波导上装有三销钉调谐钉和短路活塞，通过调节三销钉和短路活塞得到匹配状态微波。

6.根据权利要求1所述的一种碳纤维微波等离子体热处理设备，其特征在于：所述石英反应器中的等离子体区间长度通过在内石英管安装指定长度的空心石墨管进行调控。

7.根据权利要求1所述的一种碳纤维微波等离子体热处理设备，其特征在于：所述磁场组件由永磁钢阵列或者线圈独立组成，或是由永磁钢阵列与线圈组合而成。