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球形陶瓷耐磨彎頭：微波燒結(jié)
文章發(fā)布日期：2019-09-18 23:25
微波燒結(jié)微波燒結(jié)
微波燒結(jié)微波燒結(jié)是利用微波具有的特殊波段與材料的基本細(xì)微結(jié)構(gòu)耦合而產(chǎn)生熱量，材料在電磁場中的介質(zhì)損耗使材料整體加熱燒結(jié)溫度而實現(xiàn)致密化的方法。微波是一種高頻電磁波，其頻率范圍為0.3～300GHz，但在微波燒結(jié)技術(shù)中使用的頻率主要為95MHz和2.45GHz兩種波段。微波燒結(jié)是自20世紀(jì)60年代發(fā)展起來的一種新的陶瓷研究方法，微波，燒結(jié)和常規(guī)燒結(jié)根本的區(qū)別在于：常規(guī)燒結(jié)是利用樣品周圍的發(fā)熱體加熱，而微波燒結(jié)則是利用樣品自身吸收微波而發(fā)熱。根據(jù)微波燒結(jié)的基本理論，熱能是由于物質(zhì)內(nèi)部的介質(zhì)損耗而引起的，所以是一種體積加熱效應(yīng)，同常規(guī)燒結(jié)相比具有：燒結(jié)時間短、燒成溫度低、降低固相反應(yīng)活化能、使其晶粒細(xì)化、結(jié)構(gòu)均勻、提高燒結(jié)樣品的力學(xué)性能等特點，同時降低高溫環(huán)境污染。然而，微波燒結(jié)的詳細(xì)機(jī)理以及微波燒結(jié)工藝的重復(fù)性問題還是該新技術(shù)進(jìn)一步發(fā)展的關(guān)鍵。目前，微波燒結(jié)技術(shù)已經(jīng)被廣泛用于多種陶瓷復(fù)合材料的試驗研究。
微波燒結(jié)的技術(shù)特點：
①微波與材料直接耦合導(dǎo)致整體加熱。由于微波的體積加熱效應(yīng)，能夠?qū)崿F(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)力減小，從而減小開裂和變形傾向。同時由于微波能被材料直接吸收而轉(zhuǎn)化為熱能，所以能量利用率較高，比常規(guī)燒結(jié)節(jié)能80%以上。
②微波燒結(jié)升溫速率快，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(dǎo)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(jìn)程，縮短了燒結(jié)時間。短時間燒結(jié)使晶粒不易長大，易得到均勻的細(xì)晶粒顯微結(jié)構(gòu)，內(nèi)部孑L隙很少，孔隙形狀也比傳統(tǒng)燒結(jié)的要圓，因而具有好的延展性和韌性。同時燒結(jié)溫度也有不同程度的降低。
③無污染。微波燒結(jié)的快速燒結(jié)特點使得在燒結(jié)過程中作為燒結(jié)氣氛的氣體的使用量大大降低，這不僅降低了成本，也使燒結(jié)過程中廢氣、廢熱的排放量得到降低。
④能實現(xiàn)空間選擇性燒結(jié)。對于多相混合材料，由于不同材料的介電損耗不同，產(chǎn)生的耗散功率不同，熱效應(yīng)也不同，可以利用這點來對復(fù)合材料進(jìn)行選擇性燒結(jié)，研究新的材料產(chǎn)品和獲得好的材料性能。