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微波燒結(jié)技術(shù)的進展及展望

2013-10-09
2617次

微波燒結(jié)技術(shù)的進展及展望

材料的微波燒結(jié)開始于20世紀60年代中期,W.R.Tinga首先提出了陶瓷材料的微波燒結(jié)技術(shù);到20世紀70年代中期,法國的J.C.Badot和A.J.Berteand開始對微波燒結(jié)技術(shù)進行系統(tǒng)研究。20世紀80年代以后,各種高性能的陶瓷和金屬材料得到了廣泛應(yīng)用,相應(yīng)的制備技術(shù)也成了人們關(guān)注的焦點,微波燒結(jié)以其特有的節(jié)能、省時的優(yōu)點,得到了美國、日本、加拿大、英國、德國等發(fā)達國家的政府、工業(yè)界、學術(shù)界的廣泛重視,我國也于1988年將其納入“863”計劃。在此期間,主要探索和研究了微波理論、微波燒結(jié)裝置系統(tǒng)優(yōu)化設(shè)計和材料燒結(jié)工藝、材料介電參數(shù)測試,材料與微波交互作用機制以及電磁場和溫度場計算機數(shù)值模擬等,燒結(jié)了許多不同類型的材料。

 

20世紀90年代后期,微波燒結(jié)已進入產(chǎn)業(yè)化階段,美國、加拿大、德國等發(fā)達國家開始小批量生產(chǎn)陶瓷產(chǎn)品。其中,美國已具有生產(chǎn)微波連續(xù)燒結(jié)設(shè)備的能力。

 

1 微波燒結(jié)的技術(shù)原理

 

微波燒結(jié)是利用微波加熱來對材料進行燒結(jié)。它同傳統(tǒng)的加熱方式不同。傳統(tǒng)的加熱是依靠發(fā)熱體將熱能通過對流、傳導或輻射方式傳遞至被加熱物而使其達到某一溫度,熱量從外向內(nèi)傳遞,燒結(jié)時間長,也很能得到細晶。而微波燒結(jié)則是利用微波具有的特殊波段與材料的基本細微結(jié)構(gòu)耦合而產(chǎn)生熱量,材料的介質(zhì)損耗使其材料整體加熱至燒結(jié)溫度而實現(xiàn)致密化的方法。

 

1.1 材料中的電磁能量耗散

 

材料對微波的吸收是通過與微波電場或磁場耦合,將微波能轉(zhuǎn)化熱能來實現(xiàn)的。黃向東等利用麥克斯韋電磁理論,分析了微波與物質(zhì)的相互作用機理,指出介質(zhì)對微波的吸收源于介質(zhì)對微波的電導損耗和極化損耗,且高溫下電導損耗將占主要地位。在導電材料中,電磁能量損耗以電導損耗為主。而在介電材料(如陶瓷)中,由于大量的空間電荷能形成的電偶極子產(chǎn)生取向極化,且相界面堆積的電荷產(chǎn)生界面極化,在交變電場中,其極化響應(yīng)會明顯落后于迅速變化的外電場,導致極化弛豫。此過程中微觀粒子之間的能量交換,在宏觀上就表現(xiàn)為能量損耗。

 

1.2 微波促進材料燒結(jié)的機制

 

研究結(jié)果表明,微波輻射會促進致密化,促進晶粒生長,加快化學反應(yīng)等效應(yīng)。因為在燒結(jié)中,微波不僅僅只是作為一種加熱能源,微波燒結(jié)本身也是一種活化燒結(jié)過程。M.A.Janny等首先對微波促進結(jié)構(gòu)的現(xiàn)象進行了分析,測定了高純Al2O3燒結(jié)過程中的表觀活化能Ea,發(fā)現(xiàn)微波燒結(jié)中Ea僅為170kj/mol,而在常規(guī)電阻加熱燒結(jié)中Ea=575kj/mol,由此可推測微波促進了原子的擴散。M.A.Janny等進一步用18O示蹤法測量了Al2O3單晶的擴散過程,也證明微波加熱條件下擴散系數(shù)高于常規(guī)加熱時的擴散系數(shù)。S.A.Freeman等的實驗結(jié)果表明,微波場具有增強離子電導的效應(yīng)。認為高頻電場能促進晶粒表層帶電空位的遷移,從而使晶粒產(chǎn)生類似于擴散蠕動的塑性變形,從而促進了燒結(jié)的進行。

 

Birnboin等分析了微波場在2個相互接觸的介電球顆粒間的分布,發(fā)現(xiàn)在燒結(jié)頸形成區(qū)域,電場被聚焦,頸區(qū)域內(nèi)電場強度大約是所加外場的10倍,而頸區(qū)空隙中的場強則是外場的約30倍。并且,在外場與兩顆粒中心連線間0°~80°的夾角范圍內(nèi),都發(fā)現(xiàn)電場沿平行于連線方向極化,從而促使傳質(zhì)過程以極快的速度進行。另外,燒結(jié)頸區(qū)受高度聚焦的電場的作用還可能使局部區(qū)域電離,進一步加速傳質(zhì)過程。這種電離對共價化合物中產(chǎn)生加速傳質(zhì)尤為重要。上述研究結(jié)果表明,局部區(qū)域電離引起的加速度傳質(zhì)過程是微波促進燒結(jié)的根本原因。

 

2 微波燒結(jié)的技術(shù)特點

 

2.1 微波與材料直接耦合,導致整體加熱

 

由于微波的體積加熱,得以實現(xiàn)材料中大區(qū)域的零梯度均勻加熱,使材料內(nèi)部熱應(yīng)力減少,從而減少開裂、變形傾向。同時由于微波能被材料直接吸收而 轉(zhuǎn)化為熱能,所以,能量利用率極高,比常規(guī)燒結(jié)節(jié)能80%左右。

 

2.2 微波燒結(jié)升溫速度快,燒結(jié)時間短

 

某些材料在溫度高于臨界溫度后,其損耗因子迅速增大,導致升溫極快。另外,微波的存在降低了活化能,加快了材料的燒結(jié)進程,縮短了燒結(jié)時間。短時間燒結(jié)晶粒不易長大,易得到均勻的細晶粒顯微結(jié)構(gòu),內(nèi)部孔隙少,空隙形狀比傳統(tǒng)燒結(jié)的圓,因而具有更好的延展性和韌性。同時,燒結(jié)溫度亦有不同程度的降低。

 

2.3 微波可對物相進行選擇性加熱,

 

由于不同的材料、不同的物相對微波的吸收存在差異,因此,可以通過選擇性和加熱或選擇性化學反應(yīng)獲得新材料和新結(jié)構(gòu)。還可以通過添加吸波物相來控制加熱區(qū)域,也可利用強吸收材料來預熱微波透明材料,利用混合加熱燒結(jié)低損耗材料。此外,微波燒結(jié)易于控制、安全、無污染。

 

3 微波燒結(jié)的技術(shù)進展

 

3.1 微波燒結(jié)機理的研究進展

 

微波能促進陶瓷的燒結(jié),但其微觀機理卻尚不清楚。黃向東等從微波電場使帶電缺陷(如空位、間隙離子)產(chǎn)生定向移動的角度,分析了微波對擴散的作用,指出:在微波燒結(jié)陶瓷制品時,相對于常規(guī)燒結(jié),微波只是促進了平行于電場方向的致密化,在宏觀上對于電場方向不隨時間轉(zhuǎn)向的偏振電磁波,平行于電場方向的收縮率大于垂直電場方向的收縮率。S.A.Freeman等對微波場中NaCl的電荷傳運研究表明:微波場的存在未提高原有空位的運動能力,而是提高了電荷傳運的驅(qū)動力。另外,S.A.Freeman還對固體中的離子在微波場中的傳送進行了數(shù)值模擬。

 

3.2 微波燒結(jié)的設(shè)備與工藝的進展

 

微波燒結(jié)的設(shè)備對微波燒結(jié)技術(shù)的發(fā)展起著至關(guān)重要的作用。H.D.Kimmery等于1988年設(shè)計了頻率為28Hz的微波連續(xù)燒結(jié)系統(tǒng),其場強分布不均勻性小于4%;另外,他們針對頻率為2.45GHz的微波連續(xù)燒結(jié)系統(tǒng),設(shè)計了模式攪拌器以提高場分布的均勻性。中國科學院沈陽金屬研究所和七七二廠設(shè)計的會聚天線激勵介質(zhì)多模諧振方案,采用將微波能均勻束在燒結(jié)區(qū)的方法,取得了顯著效果。近年來,中科院沈陽金屬所在國家新技術(shù)“863計劃”的資助下,已研制出多臺MFM-863系列的微波燒結(jié)設(shè)備,其主要性能指標為:電源,380V,50Hz;功率,0.5~10kW連續(xù)可調(diào);工作頻率,2.45GHz;工作溫度:大于1800℃;燒結(jié)區(qū)尺寸,120mm*120mm;平均時耗,0.5~2h/爐。

 

在工藝方面,H.D.Kimmery等提出了常規(guī)輻射或傳導加熱與微波直接加熱相結(jié)合混合加熱法。H.D.Kimmery在燒結(jié)ZrO2(摩爾數(shù)分數(shù)為8%的Y2O3)時,采用SiC棒作為感熱器進行混合加熱,消除了ZrO2熱失控。

 

3.3 微波燒結(jié)應(yīng)用范圍的拓展

 

在微波燒結(jié)出現(xiàn)的很長一段時間里,主要研究和應(yīng)用僅限于陶瓷產(chǎn)品。近年來,微波燒結(jié)技術(shù)的應(yīng)用出現(xiàn)了很多新的餓生長點。

 

納米材料是當今材料研究的熱門,微波燒結(jié)納米材料也取得了可喜的進展。李云凱等采用納米Al2O3和ZrO2(3Y)納米粉為原料,對不同配比的Al2O3-ZrO2(3Y)復相陶瓷進行了微波燒結(jié)研究,獲得了很高的致密度,并提高了材料的斷裂韌性。J.A.Eastman等用了6kW,2.45GHz的微波燒結(jié)了平均顆粒尺寸為14mm的TiO2,獲得了很好的燒結(jié)性能。程宇航等采用微波燒結(jié)方法制備了CuTi-金剛石復合體,結(jié)果表明:金剛石顆粒在燒結(jié)中沒有發(fā)生石墨化轉(zhuǎn)變,CuTi-金剛石復合體中的金剛石顆粒與CuTi基體間能形成良好的結(jié)合。

 

微波加熱自蔓延高溫成則是微波應(yīng)用的另一重要方面。1990年,美國佛吉尼亞州立大學的R.C.Dalton等首先提出微波加熱在自蔓延高溫合成中的應(yīng)用,并用該技術(shù)合成了TiC等9種材料。接著,英、德、美的科學家相繼用此法合成了YBCuO,Si3C4,Al2O3-TiC等材料。1996年,美國J.K.Bechtholt等對微波自蔓延高溫合成中的點火過程進行了數(shù)值模擬分析,通過模擬準確計算了點火時間。1999年,美國S.Gedevabshvili和D.Agrawal等用該技術(shù)合成了Ti-Al,Cu-Zn-Al等幾使種金屬間化合物和合金。

 

美國賓夕法尼亞州州立大學的Rustum Roy,Dinesh Agrawal等用微波燒結(jié)制造出粉末冶金不銹鋼、銅鐵合金、鎢銅合金及鎳基高溫合金。其中,F(xiàn)e-Ni的斷裂模量比常規(guī)燒結(jié)制備的大60%。另外,高磁場條件下的微波燒結(jié)能夠制備長骨完全非晶態(tài)的磁性材料,將具有顯著硬磁特性的材料(如NdFeB永磁體)變成軟磁材料。

 

4 微波燒結(jié)的技術(shù)展望

 

微波燒結(jié)技術(shù)的發(fā)展已經(jīng)歷了幾十年,雖然還有很多不成熟、不完善的地方,但是,它具有常規(guī)技術(shù)無法比擬的優(yōu)點,預示了它廣闊的發(fā)展前景。首先,作為一種省時、節(jié)能、節(jié)省勞動、無污染的技術(shù),微波燒結(jié)能滿足當今節(jié)約能源、保護環(huán)境的要求;其次,它所具有的活化燒結(jié)的特點有利于獲得優(yōu)良的顯微組織,從而提高材料性能;再次,微波與材料耦合的特點,決定了用微波可進行選擇性加熱,從而能制得具有特殊組織的結(jié)構(gòu)材料,如梯度功能材料。這些優(yōu)勢使得微波燒結(jié)在高技術(shù)陶瓷及金屬陶瓷復合材料制備領(lǐng)域具有廣闊的前景。

 

各種材料的介電損耗特性隨頻率、溫度和雜質(zhì)含量等的變化而變化,由于自動控制的需要,與此相關(guān)的數(shù)據(jù)庫還需要建立。微波燒結(jié)的原理也需要進一步研究清楚。由于微波燒結(jié)爐對產(chǎn)品的選擇性強,不同的產(chǎn)品需要的微波爐的參數(shù)有很大差異,因此,微波燒結(jié)爐的設(shè)備需要投資增大。今后微波燒結(jié)設(shè)備的方向是用模塊化設(shè)計與計算機控制相結(jié)合。

材料的微波燒結(jié)開始于20世紀60年代中期,W.R.Tinga首先提出了陶瓷材料的微波燒結(jié)技術(shù);到20世紀70年代中期,法國的J.C.Badot和A.J.Berteand開始對微波燒結(jié)技術(shù)進行系統(tǒng)研究。20世紀80年代以后,各種高性能的陶瓷和金屬材料得到了廣泛應(yīng)用,相應(yīng)的制備技術(shù)也成了人們關(guān)注的焦點,微波燒結(jié)以其特有的節(jié)能、省時的優(yōu)點,得到了美國、日本、加拿大、英國、德國等發(fā)達國家的政府、工業(yè)界、學術(shù)界的廣泛重視,我國也于1988年將其納入“863”計劃。在此期間,主要探索和研究了微波理論、微波燒結(jié)裝置系統(tǒng)優(yōu)化設(shè)計和材料燒結(jié)工藝、材料介電參數(shù)測試,材料與微波交互作用機制以及電磁場和溫度場計算機數(shù)值模擬等,燒結(jié)了許多不同類型的材料。20世紀90年代后期,微波燒結(jié)已進入產(chǎn)業(yè)化階段,美國、加拿大、德國等發(fā)達國家開始小批量生產(chǎn)陶瓷產(chǎn)品。其中,美國已具有生產(chǎn)微波連續(xù)燒結(jié)設(shè)備的能力。

 

1 微波燒結(jié)的技術(shù)原理

 

微波燒結(jié)是利用微波加熱來對材料進行燒結(jié)。它同傳統(tǒng)的加熱方式不同。傳統(tǒng)的加熱是依靠發(fā)熱體將熱能通過對流、傳導或輻射方式傳遞至被加熱物而使其達到某一溫度,熱量從外向內(nèi)傳遞,燒結(jié)時間長,也很能得到細晶。而微波燒結(jié)則是利用微波具有的特殊波段與材料的基本細微結(jié)構(gòu)耦合而產(chǎn)生熱量,材料的介質(zhì)損耗使其材料整體加熱至燒結(jié)溫度而實現(xiàn)致密化的方法。

 

1.1 材料中的電磁能量耗散

 

材料對微波的吸收是通過與微波電場或磁場耦合,將微波能轉(zhuǎn)化熱能來實現(xiàn)的。黃向東等利用麥克斯韋電磁理論,分析了微波與物質(zhì)的相互作用機理,指出介質(zhì)對微波的吸收源于介質(zhì)對微波的電導損耗和極化損耗,且高溫下電導損耗將占主要地位。在導電材料中,電磁能量損耗以電導損耗為主。而在介電材料(如陶瓷)中,由于大量的空間電荷能形成的電偶極子產(chǎn)生取向極化,且相界面堆積的電荷產(chǎn)生界面極化,在交變電場中,其極化響應(yīng)會明顯落后于迅速變化的外電場,導致極化弛豫。此過程中微觀粒子之間的能量交換,在宏觀上就表現(xiàn)為能量損耗。

 

1.2 微波促進材料燒結(jié)的機制

 

研究結(jié)果表明,微波輻射會促進致密化,促進晶粒生長,加快化學反應(yīng)等效應(yīng)。因為在燒結(jié)中,微波不僅僅只是作為一種加熱能源,微波燒結(jié)本身也是一種活化燒結(jié)過程。M.A.Janny等首先對微波促進結(jié)構(gòu)的現(xiàn)象進行了分析,測定了高純Al2O3燒結(jié)過程中的表觀活化能Ea,發(fā)現(xiàn)微波燒結(jié)中Ea僅為170kj/mol,而在常規(guī)電阻加熱燒結(jié)中Ea=575kj/mol,由此可推測微波促進了原子的擴散。M.A.Janny等進一步用18O示蹤法測量了Al2O3單晶的擴散過程,也證明微波加熱條件下擴散系數(shù)高于常規(guī)加熱時的擴散系數(shù)。S.A.Freeman等的實驗結(jié)果表明,微波場具有增強離子電導的效應(yīng)。認為高頻電場能促進晶粒表層帶電空位的遷移,從而使晶粒產(chǎn)生類似于擴散蠕動的塑性變形,從而促進了燒結(jié)的進行。

 

Birnboin等分析了微波場在2個相互接觸的介電球顆粒間的分布,發(fā)現(xiàn)在燒結(jié)頸形成區(qū)域,電場被聚焦,頸區(qū)域內(nèi)電場強度大約是所加外場的10倍,而頸區(qū)空隙中的場強則是外場的約30倍。并且,在外場與兩顆粒中心連線間0°~80°的夾角范圍內(nèi),都發(fā)現(xiàn)電場沿平行于連線方向極化,從而促使傳質(zhì)過程以極快的速度進行。另外,燒結(jié)頸區(qū)受高度聚焦的電場的作用還可能使局部區(qū)域電離,進一步加速傳質(zhì)過程。這種電離對共價化合物中產(chǎn)生加速傳質(zhì)尤為重要。上述研究結(jié)果表明,局部區(qū)域電離引起的加速度傳質(zhì)過程是微波促進燒結(jié)的根本原因。

 

2 微波燒結(jié)的技術(shù)特點

 

2.1 微波與材料直接耦合,導致整體加熱

 

由于微波的體積加熱,得以實現(xiàn)材料中大區(qū)域的零梯度均勻加熱,使材料內(nèi)部熱應(yīng)力減少,從而減少開裂、變形傾向。同時由于微波能被材料直接吸收而 轉(zhuǎn)化為熱能,所以,能量利用率極高,比常規(guī)燒結(jié)節(jié)能80%左右。

 

2.2 微波燒結(jié)升溫速度快,燒結(jié)時間短

 

某些材料在溫度高于臨界溫度后,其損耗因子迅速增大,導致升溫極快。另外,微波的存在降低了活化能,加快了材料的燒結(jié)進程,縮短了燒結(jié)時間。短時間燒結(jié)晶粒不易長大,易得到均勻的細晶粒顯微結(jié)構(gòu),內(nèi)部孔隙少,空隙形狀比傳統(tǒng)燒結(jié)的圓,因而具有更好的延展性和韌性。同時,燒結(jié)溫度亦有不同程度的降低。

 

2.3 微波可對物相進行選擇性加熱,

 

由于不同的材料、不同的物相對微波的吸收存在差異,因此,可以通過選擇性和加熱或選擇性化學反應(yīng)獲得新材料和新結(jié)構(gòu)。還可以通過添加吸波物相來控制加熱區(qū)域,也可利用強吸收材料來預熱微波透明材料,利用混合加熱燒結(jié)低損耗材料。此外,微波燒結(jié)易于控制、安全、無污染。

 

3 微波燒結(jié)的技術(shù)進展

 

3.1 微波燒結(jié)機理的研究進展

 

微波能促進陶瓷的燒結(jié),但其微觀機理卻尚不清楚。黃向東等從微波電場使帶電缺陷(如空位、間隙離子)產(chǎn)生定向移動的角度,分析了微波對擴散的作用,指出:在微波燒結(jié)陶瓷制品時,相對于常規(guī)燒結(jié),微波只是促進了平行于電場方向的致密化,在宏觀上對于電場方向不隨時間轉(zhuǎn)向的偏振電磁波,平行于電場方向的收縮率大于垂直電場方向的收縮率。S.A.Freeman等對微波場中NaCl的電荷傳運研究表明:微波場的存在未提高原有空位的運動能力,而是提高了電荷傳運的驅(qū)動力。另外,S.A.Freeman還對固體中的離子在微波場中的傳送進行了數(shù)值模擬。

 

3.2 微波燒結(jié)的設(shè)備與工藝的進展

 

微波燒結(jié)的設(shè)備對微波燒結(jié)技術(shù)的發(fā)展起著至關(guān)重要的作用。H.D.Kimmery等于1988年設(shè)計了頻率為28Hz的微波連續(xù)燒結(jié)系統(tǒng),其場強分布不均勻性小于4%;另外,他們針對頻率為2.45GHz的微波連續(xù)燒結(jié)系統(tǒng),設(shè)計了模式攪拌器以提高場分布的均勻性。中國科學院沈陽金屬研究所和七七二廠設(shè)計的會聚天線激勵介質(zhì)多模諧振方案,采用將微波能均勻束在燒結(jié)區(qū)的方法,取得了顯著效果。近年來,中科院沈陽金屬所在國家新技術(shù)“863計劃”的資助下,已研制出多臺MFM-863系列的微波燒結(jié)設(shè)備,其主要性能指標為:電源,380V,50Hz;功率,0.5~10kW連續(xù)可調(diào);工作頻率,2.45GHz;工作溫度:大于1800℃;燒結(jié)區(qū)尺寸,120mm*120mm;平均時耗,0.5~2h/爐。

 

在工藝方面,H.D.Kimmery等提出了常規(guī)輻射或傳導加熱與微波直接加熱相結(jié)合混合加熱法。H.D.Kimmery在燒結(jié)ZrO2(摩爾數(shù)分數(shù)為8%的Y2O3)時,采用SiC棒作為感熱器進行混合加熱,消除了ZrO2熱失控。

 

3.3 微波燒結(jié)應(yīng)用范圍的拓展

 

在微波燒結(jié)出現(xiàn)的很長一段時間里,主要研究和應(yīng)用僅限于陶瓷產(chǎn)品。近年來,微波燒結(jié)技術(shù)的應(yīng)用出現(xiàn)了很多新的餓生長點。

 

納米材料是當今材料研究的熱門,微波燒結(jié)納米材料也取得了可喜的進展。李云凱等采用納米Al2O3和ZrO2(3Y)納米粉為原料,對不同配比的Al2O3-ZrO2(3Y)復相陶瓷進行了微波燒結(jié)研究,獲得了很高的致密度,并提高了材料的斷裂韌性。J.A.Eastman等用了6kW,2.45GHz的微波燒結(jié)了平均顆粒尺寸為14mm的TiO2,獲得了很好的燒結(jié)性能。程宇航等采用微波燒結(jié)方法制備了CuTi-金剛石復合體,結(jié)果表明:金剛石顆粒在燒結(jié)中沒有發(fā)生石墨化轉(zhuǎn)變,CuTi-金剛石復合體中的金剛石顆粒與CuTi基體間能形成良好的結(jié)合。

 

微波加熱自蔓延高溫成則是微波應(yīng)用的另一重要方面。1990年,美國佛吉尼亞州立大學的R.C.Dalton等首先提出微波加熱在自蔓延高溫合成中的應(yīng)用,并用該技術(shù)合成了TiC等9種材料。接著,英、德、美的科學家相繼用此法合成了YBCuO,Si3C4,Al2O3-TiC等材料。1996年,美國J.K.Bechtholt等對微波自蔓延高溫合成中的點火過程進行了數(shù)值模擬分析,通過模擬準確計算了點火時間。1999年,美國S.Gedevabshvili和D.Agrawal等用該技術(shù)合成了Ti-Al,Cu-Zn-Al等幾使種金屬間化合物和合金。

 

美國賓夕法尼亞州州立大學的Rustum Roy,Dinesh Agrawal等用微波燒結(jié)制造出粉末冶金不銹鋼、銅鐵合金、鎢銅合金及鎳基高溫合金。其中,F(xiàn)e-Ni的斷裂模量比常規(guī)燒結(jié)制備的大60%。另外,高磁場條件下的微波燒結(jié)能夠制備長骨完全非晶態(tài)的磁性材料,將具有顯著硬磁特性的材料(如NdFeB永磁體)變成軟磁材料。

 

4 微波燒結(jié)的技術(shù)展望

 

微波燒結(jié)技術(shù)的發(fā)展已經(jīng)歷了幾十年,雖然還有很多不成熟、不完善的地方,但是,它具有常規(guī)技術(shù)無法比擬的優(yōu)點,預示了它廣闊的發(fā)展前景。首先,作為一種省時、節(jié)能、節(jié)省勞動、無污染的技術(shù),微波燒結(jié)能滿足當今節(jié)約能源、保護環(huán)境的要求;其次,它所具有的活化燒結(jié)的特點有利于獲得優(yōu)良的顯微組織,從而提高材料性能;再次,微波與材料耦合的特點,決定了用微波可進行選擇性加熱,從而能制得具有特殊組織的結(jié)構(gòu)材料,如梯度功能材料。這些優(yōu)勢使得微波燒結(jié)在高技術(shù)陶瓷及金屬陶瓷復合材料制備領(lǐng)域具有廣闊的前景。

 

各種材料的介電損耗特性隨頻率、溫度和雜質(zhì)含量等的變化而變化,由于自動控制的需要,與此相關(guān)的數(shù)據(jù)庫還需要建立。微波燒結(jié)的原理也需要進一步研究清楚。由于微波燒結(jié)爐對產(chǎn)品的選擇性強,不同的產(chǎn)品需要的微波爐的參數(shù)有很大差異,因此,微波燒結(jié)爐的設(shè)備需要投資增大。今后微波燒結(jié)設(shè)備的方向是用模塊化設(shè)計與計算機控制相結(jié)合。

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