微波高溫燒結(jié)爐：微波燒結(jié)過程中的主要工藝參數(shù)

     微波馬弗爐微波燒結(jié)的一系列優(yōu)點,使微波燒結(jié)技術(shù)廣泛地應(yīng)用于燒結(jié)許多精細陶瓷。目前已可采用微波高溫爐

燒結(jié)技術(shù)成功地制備出SiO2 、Fe3O4 、ZrO2 、Al2O3 、SiC、Si3N4 、Al2O3-TiC、BC、Y2O3-ZrO2 和TiO2 等燒結(jié)體[15 ,16 ] 。影響微波燒地效果的因素主要有:所使用的微波頻率,燒結(jié)時間,燒結(jié)升溫速度,材料本身的介電損耗特性

    使用高的微波頻率對燒結(jié)過程有兩方面的影響:可以改善微波燒結(jié)的均勻性,加快燒結(jié)過程。提高頻率對改善微波加熱的均勻性有一定的作用。一方面由于具有更高頻率微波的波長更短,在諧振腔內(nèi)更容易得到更均勻的微波場,從而使得微波加熱的均勻性得以提高。報道了在一非諧振腔中采用2145 GHz 和28 GHz 兩種頻率對ZrO2 進行微波燒結(jié)的結(jié)果。在2145 GHz 頻率下ZrO2 試樣發(fā)生了開裂,而在28 GHz 下ZrO2 試樣沒有發(fā)生開裂,這就證明了采用高頻率的微波更容易獲得高的成品率。另一方面,使用的微波頻率越高,在單位時間內(nèi)樣品吸收的能量越多,燒結(jié)致密化速度越快。

    燒結(jié)時間和加熱速度對燒結(jié)體的組織性能有很大的影響。高溫快燒和低溫慢燒均會造成組織晶粒尺寸不均勻,孔隙尺寸過大等現(xiàn)象。過快的加熱速度會在材料內(nèi)部形成很大的溫度梯度,產(chǎn)生的熱應(yīng)力過大會導(dǎo)致材料開裂。

    材料本身的特性也對微波燒結(jié)有很大的影響。微波高溫爐燒結(jié)是利用材料對微波的吸收轉(zhuǎn)化為材料內(nèi)部的熱量而使材料升溫,因而存在材料吸收微波能力的問題。燒結(jié)工藝與具體的微波馬弗爐裝置、每一種材料本身特性有關(guān)。對于介電損耗高、介電特性也不隨溫度發(fā)生劇烈變化的陶瓷材料,微波燒結(jié)的加熱過程比較穩(wěn)定,加熱過程容易控制。但是大多數(shù)陶瓷材料存在一個臨界溫度點,在室溫至臨界溫度點以下介電損耗較低,升溫較困難。一旦材料溫度高于臨界溫度,材料的介電損耗急劇增加,升溫就變得十分迅速甚至發(fā)生局部燒熔現(xiàn)象。微波燒結(jié)氧化鋁精細陶瓷實驗表明,氧化鋁陶瓷在室溫下的介電損耗ε″= 5 ×10 - 5 ,而在1500 ℃時為ε″= 0. 1 。

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