氧化物的微波烧结

氧化物的微波烧结

　　微波烧结是利用陶瓷材料吸收微波能转化为内部分子的动能和热能，使得材料整体均匀加热至一定温度而实现致密化烧结。和常规烧结技术相比，微波烧结具有快速加热、快速烧结、组化材料组织、改进材料性能以及高效节能等优点，因而被称为９０年代新一代烧结方法.

     １９７６年，Ｂｅｒｔｅａｕｄ和Ｂａｄｏｔ曾用２．４５ＧＨｚ矩形单模腔体烧结了氧化铝和氧化错等，他们指出，微波烧结具有许多优越性，如高的热效率、快速的烧结过程等，但也发现了许多问题，如温度难于控制、容易形成热失控现象等。１９７８年，Ｃｏｌｏｍｂａｎ等在单模腔中烧结了Ｒ一Ａ１２Ｏ３，他们观察到了快速烧结现象，但没有观察到抑制颗粒长大的现象。

     １９８３年，Ｓｃｈｕｂｒｉｎｇ作了微波烧结氧化铝火花塞绝缘体的研究，实验表明，微波烧结减少了烧结时间，其设备也比传统烧结炉小得多，烧结时间从２４ｈ减少到３ｈ－　６ｈ，能耗仅仅是以煤气为燃料的传统烧结炉的一半。尽管在１８６个烧结箱中有部分产品的烧结密度有所不同，但仍然得到了可以接受的产品。Ｋｒａｇｅ作了微波烧结钡铁氧体的工作。类似地，他认为微波烧结钡铁氧体能够加快烧结速率，微波烧结后钡铁氧体颗粒的尺寸比传统方法的小。

 　  １９８８年，Ｓｕｔｔｏｎ对烧结成形的氧化铝进行了微波烧结,所用的微波设备为功率１３．５ｋＷ，频率２．４５ＧＨｚ的多模腔，烧结样品的重量为６２ｋｇ－－１３６０ｋｇ。试验结果表明，烧注成形的氧化铝脱模后可以马上用微波进行处理，减少了传统过程中空气干燥所需的１６ｈ。与传统方法相比较，微波处理方法在时间上节约５０％，能量消耗上降低了２０％一３０％。

　　 １９８８年到１９９１年，Ｙ．Ｌ．Ｔｉａｎ和Ｊｏｈｎｓｏｎ等在单模腔体中烧结直径为４ｍｍ的氧化铝圆条，为了避免热失控效应，他们在烧结过程中通过调整微波功率来控制烧结温度，成功地烧结得到致密的氧化铝圆条，其相对密度为９９．８％，颗粒尺寸为２５ｍ。他们还进行了直径为４ｍｍ的Ａl２０３一ＴｉＣ混合物组成的圆条的微波烧结，认为，如果ＴｉＣ的成分超过２０％时，可避免热失控效应的发生。

     １９９０年，Ｍ．Ａ．Ｊａｎｎｅｙ和Ｈ．Ｄ．Ｋｉｍｒｅｙ用频率２８ＧＨｚ和２．４５ＧＨｚ的微波烧结了氧化物。

     微波烧结加速了样品的致密化速率，微波与传统在烧结温度上有３００＇Ｃ——４００℃的差距。微波和传统方法烧结的两条曲线显著不一样，随着温度的升高，微波烧结下样品的致密化速率比传统烧结方法下的快得多，从而导致了微波烧结下样品的颗粒尺寸比传统烧结方法下的小得多。

　　 在微波（频率为２８ＧＨｚ）烧结温度９５０度1000度，1100度；传统烧结温度１　250度，1300度，1350度；烧结时间５ｍｉｎ－１２０ｍｉｎ，烧结后样品的相对密度达到８０％的条件下，计算了烧结过程的活化能，求得传统烧结高纯氧化铝时的活化能为５７５ｋＪ／ｍｏｌ，该数值属于扩散控制范围；微波烧结时的活化能为１６０ｋＪ／ｍｏｌ，仅是传统烧结法的１／３。

   　微波烧结加快致密化速率，降低活化能的机理尚未十分清楚，微波烧结过程中电场的存在必然是一个因素之一，频率或许也是一个影响因素，如Ｙ．Ｖ．Ｂｙｋｏｖ等用８２ＧＨｚ的微波烧结高纯氧化铝时的活化能约为１００ＫＪ／ｍｏｌ，微波频率从２８ＧＨｚ增至８２ＧＨｚ，活化能却从１６０ｋＪ／ｍｏｌ降至１００ｋＪ／ｍｏｌ。