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微波燒結(jié)技術(shù)的應(yīng)用

      近年來，用微波方法產(chǎn)生高溫以燒結(jié)陶瓷的工藝也是引人注目的，并已經(jīng)顯露出巨大的發(fā)展?jié)摿?，被稱為向傳同陶瓷燒結(jié)方法挑戰(zhàn)的“九十年代新一代燒結(jié)技術(shù)”。其主要特點(diǎn)是：

      （1） 容易獲得2000℃以上的超高溫。

      高技術(shù)用的精細(xì)陶瓷，如SI3N4，ZrO2，ALN，SIC等，它們的燒結(jié)溫度在1700℃-2000℃之間的高溫高壓下才能成型。這種高溫爐對(duì)發(fā)熱元件和保溫材料的要求十分苛刻，它的制造成本與運(yùn)行成本都十分昂貴，是生產(chǎn)性應(yīng)用受到了制約。

      而微波加熱是基于材料本身的介質(zhì)損耗發(fā)熱，在整個(gè)裝置中，只有式樣本身處于高溫中，其余部分仍處于常溫狀態(tài)。所以整個(gè)裝置的結(jié)構(gòu)緊湊簡(jiǎn)單、制造和使用費(fèi)用極低。在燒結(jié)時(shí)爐壁溫度比室溫僅高出20-30℃。只有當(dāng)式樣*高溫時(shí)，因式樣本身表面大量熱輻射引起腔壁溫度升高時(shí)，才需要對(duì)它進(jìn)行必要的冷卻。

      （2）極快的加熱和燒結(jié)速度

      常規(guī)的傳導(dǎo)加熱方法，由于陶瓷的導(dǎo)熱性差，要使他燒透需要很長(zhǎng)的時(shí)間，一般以小時(shí)計(jì)算。大型部件所需時(shí)間更長(zhǎng)。微波加熱溫升極快，一般可達(dá)每分鐘溫升500℃以上。這樣高的加熱速度不僅僅使節(jié)能得以實(shí)現(xiàn)，而且有可能做成一些常規(guī)方法難以實(shí)現(xiàn)的新型陶瓷的燒結(jié)工藝。進(jìn)而取代目前沿用的極為復(fù)雜和昂貴的熱壓法和熱等靜壓法，為高技術(shù)新陶瓷的大規(guī)模工業(yè)開辟新的途徑。

      （3） 改進(jìn)陶瓷材料的微觀結(jié)構(gòu)和宏觀性能

      由于燒結(jié)速度快、時(shí)間短，避免了燒結(jié)過程中材料晶粒長(zhǎng)大，zui終可獲得具有高強(qiáng)度和高韌性的超細(xì)晶粒結(jié)構(gòu)。例如常規(guī)方法燒成密度為99%氧化鋁瓷，其晶粒度一般為10чm， 而微波法燒成的其晶粒度僅為0.8чm，提高晶粒度達(dá)一個(gè)數(shù)量級(jí)。

      （4）高效節(jié)能

      微波能轉(zhuǎn)換為熱能的效率，通常為80%-90%，加之微波燒結(jié)時(shí)間極短，可以期望用它來大大降低能耗。美國通用汽車公司使用6KW微波燒結(jié)爐燒結(jié)氧化鋁火花塞的實(shí)驗(yàn)證實(shí)，節(jié)能可達(dá)50%左右。

      此外，由于微波加熱沒有熱慣性，便于實(shí)現(xiàn)升溫過程的瞬時(shí)升降調(diào)節(jié)。還可以借助于改變微波電場(chǎng)或材料成分的分布，實(shí)現(xiàn)微波的聚焦或試樣的局部加熱，從而滿足陶瓷密封和焊接等的特殊需要。