1 微波燒結(jié)的原理
微波燒結(jié)技術(shù)的關(guān)鍵是微波加熱，其原理是物質(zhì)在微波作用下發(fā)生電子極化、原子極化、界面極化、偶極轉(zhuǎn)向極化等方式，將微波的電磁能轉(zhuǎn)化為熱能。顯然，并非所有的材料都能被微波加熱，根據(jù)物質(zhì)與微波的作用特性，可將物質(zhì)分為三大類(lèi)：(1)透明型，主要是低損耗絕緣體，如大多數(shù)高分子材料及部分非金屬材料，可使微波部分反射及部分穿透，很少吸收微波，這類(lèi)材料可以長(zhǎng)期處于微波場(chǎng)中，發(fā)熱量極小，常用作加熱腔體內(nèi)的透波材料，如四氟乙烯等可用于微波真空腔體的透波隔板。(2)全反射型，主要是導(dǎo)電性能良好的金屬材料，這些材料對(duì)微波的反射系數(shù)接近于1，僅極少量的入射微波能透入，可用作微波加熱設(shè)備中的波導(dǎo)、微波腔體、攪拌器等；(3)吸收型，主要是一些介于金屬與絕緣體之間的電介質(zhì)材料，包括紡織纖維材料、紙張、木材、碳化硅、氧化鋯、熒光粉、陶瓷、水、石蠟等，微波燒結(jié)技術(shù)的應(yīng)用對(duì)象主要是陶瓷材料和金屬粉末材料。微波燒結(jié)技術(shù)的特點(diǎn)微波加熱具有整體性、瞬時(shí)性、選擇性、環(huán)境友好性、安全性及高效節(jié)能等特點(diǎn)。微波作為一種清潔能源，用于微波燒結(jié)，已成了材料界的一個(gè)研究熱點(diǎn) ，并引發(fā)了燒結(jié)技術(shù)領(lǐng)域中的一場(chǎng)革命.
微波燒結(jié)具有以下特點(diǎn)：
1．可顯著降低燒結(jié)溫度，最大幅度可達(dá)500。C；
2．大幅降低能耗，節(jié)能高達(dá)7O 一9O %；
3．縮短燒結(jié)時(shí)間，可達(dá)5O% 以上；
4．顯著提高組織致密度、細(xì)化晶粒、改善材料性能。
傳統(tǒng)燒結(jié)中的加熱是利用電阻加熱，靠對(duì)流、輻射和傳導(dǎo)三種方式將發(fā)熱體的熱量傳遞給樣品，熱流方向是從樣品表面指向心部，形成樣品表面溫度高，心部溫度低的溫度場(chǎng)。當(dāng)樣品的尺寸較大或?qū)嵝暂^差時(shí)，易在樣品內(nèi)產(chǎn)生較大的內(nèi)應(yīng)力。一旦內(nèi)應(yīng)力高于樣品材料的屈服強(qiáng)度或抗拉強(qiáng)度時(shí)，樣品在加熱過(guò)程中即發(fā)生變形甚至開(kāi)裂。而微波加熱則是由于偶極子的轉(zhuǎn)動(dòng)及電導(dǎo)損耗等所致，而非來(lái)自發(fā)熱體，由于進(jìn)入樣品中的微波強(qiáng)度隨著透入樣品的深度增加而逐漸減小，但由于樣品中心區(qū)域的散熱少，這樣綜合作用可使樣品中的溫度分布相對(duì)均勻，溫度梯度大幅降低，其內(nèi)應(yīng)力也隨之顯著減小。此外，微波燒結(jié)技術(shù)出現(xiàn)了許多新的應(yīng)用。如微波陶瓷焊接，即利用微波加熱的方式，使陶瓷工件結(jié)合在一起。
4 結(jié)束語(yǔ)
微波燒結(jié)技術(shù)一般要求燒結(jié)對(duì)象在微波作用過(guò)程中不出現(xiàn)屏蔽，否則難以實(shí)現(xiàn)微波燒結(jié)。微波燒結(jié)技術(shù)是一發(fā)展并不斷完善的技術(shù)，其微波燒結(jié)機(jī)理目前尚有爭(zhēng)論；微波與原位反應(yīng)技術(shù)相結(jié)合，雖然開(kāi)辟了原位合成技術(shù)的新天地，有著十分廣闊的應(yīng)用前景，但反應(yīng)過(guò)程的熱力學(xué)、動(dòng)力學(xué)等反應(yīng)機(jī)理尚未進(jìn)行深入研究，特別是微波熱力學(xué)可能不同于傳統(tǒng)熱力學(xué)，需要材料科學(xué)工作者對(duì)此深入研究；此外，對(duì)于大尺寸、形狀復(fù)雜的樣品易發(fā)生非均勻加熱現(xiàn)象，一般可通過(guò)混合加熱的方式來(lái)解決?？傊⒉Y(jié)技術(shù)已成了當(dāng)前材料界的研究熱點(diǎn)之一主要用于：燒結(jié)高品質(zhì)的結(jié)構(gòu)陶瓷，氧化硅，碳化硅，氧化鋁以及用于燒結(jié)電子陶瓷器件，PZT壓電陶瓷，氧化鋅壓敏電阻等。主要設(shè)備有陶瓷燒結(jié)爐。以上物品的常規(guī)燒結(jié)的熱能只能依靠物料表面?zhèn)魅肜锩?，而陶瓷?dǎo)熱性能差，燒結(jié)時(shí)間長(zhǎng)，同時(shí)坯體里外溫度上升的不一致性，容易造成水分移動(dòng)蒸發(fā)不一樣，坯體里外層收縮不同面變形、開(kāi)裂。而微波內(nèi)外同時(shí)加熱的特點(diǎn)恰好解決了這一問(wèn)題。
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