微波高溫?zé)Y(jié)爐：微波燒結(jié)過(guò)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(diǎn),使微波燒結(jié)技術(shù)廣泛地應(yīng)用于燒結(jié)許多精細(xì)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(shí)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(duì)燒結(jié)過(guò)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(guò)程。提高頻率對(duì)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(zhǎng)更短,在諧振腔內(nèi)更容易得到更均勻的微波場(chǎng),從而使得微波加熱的均勻性得以提高。報(bào)道了在一非諧振腔中采用2145 GHz 和28 GHz 兩種頻率對(duì)ZrO2 進(jìn)行微波燒結(jié)的結(jié)果。在2145 GHz 頻率下ZrO2 試樣發(fā)生了開(kāi)裂,而在28 GHz 下ZrO2 試樣沒(méi)有發(fā)生開(kāi)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(shí)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(shí)間和加熱速度對(duì)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(huì)造成組織晶粒尺寸不均勻,孔隙尺寸過(guò)大等現(xiàn)象。過(guò)快的加熱速度會(huì)在材料內(nèi)部形成很大的溫度梯度,產(chǎn)生的熱應(yīng)力過(guò)大會(huì)導(dǎo)致材料開(kāi)裂。

    材料本身的特性也對(duì)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(duì)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(wèn)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(duì)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(guò)程比較穩(wěn)定,加熱過(guò)程容易控制。但是大多數(shù)陶瓷材料存在一個(gè)臨界溫度點(diǎn),在室溫至臨界溫度點(diǎn)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(xì)陶瓷實(shí)驗(yàn)表明,氧化鋁陶瓷在室溫下的介電損耗ε″= 5 ×10 - 5 ,而在1500 ℃時(shí)為ε″= 0. 1 。

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