【摘要】 微波烧结是利用陶瓷材料吸收微波能转化为内部分子的动能和热能,使得材料整体均匀加热至一定温度而实现致密化烧结的一种方法。

微波烧结是利用陶瓷材料吸收微波能转化为内部分子的动能和热能,使得材料整体均匀加热至一定温度而实现致密化烧结的一种方法。同常规烧结方法相比,微波烧结具有快速加热、快速烧结、组化材料组织、改进材料性能以及高效节能等优点,因而被称为新一代烧结方法。

与同传统方法相比,微波烧结具有以下优点:①加热和烧结速率快。一般陶瓷的烧结是接收外部热源的辐射和通过样品由表及里的热传导来达到温度均匀。微波烧结利用材料吸收微波能,在内部整体加热而达到高温进行烧结,因此能以极快的速度升温。②降低烧结温度。微波烧结温度可低于常规烧结温度几百摄氏度,但可烧结出同样密度的制品。③改进陶瓷的显微结构和提高性能。微波烧结速度快,时间短,抑制了晶粒的长大,可以获得超细晶粒的显微结构,有利于提高产品的强度和韧性。④高效节能。由于微波能直接被材料吸收转换成热能,加上烧结时间短,因而大大降低了能耗。微波能比常规烧结一般可节能50%~90%左右。⑤微波加热不需要发热元件和绝热材料,原则上加热温度没有上限,能经济简便地获得超高温,可以实现一些难烧结材料的无压烧结;由于微波没有热惯性,可以实现瞬时升降温,从而便于进行特殊的陶瓷热处理;同时可借助改变电磁场分布或材料成分的分布,实现微波能的聚焦和试件的局部加热,以满足某些特殊工艺的需要。

微波烧结发展的主要限制环节在于:①材料介电特性常数和设备的缺乏是微波烧结发展的两大障碍。②实验的可重复性差,这与不同材料或相同材料不同形状、体积对谐振频率的影响有关;③在微波烧结中,温度条件难以控制,特别是某些材料升温后,介电特性常数发生改变,造成温度失控效应,从而降低了烧结产品的各种性能。

 

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