微波燒結(jié)設備工業(yè)應用

微波燒結(jié)設備可用于燒結(jié)各種高品質(zhì)陶瓷、鈷酸鋰、氮化硅、碳化硅、氧化鋁、氮化鋁、氧化鋯、氫氧化鎂、鋁、鋅、高嶺土、硫酸鈷，草酸鈷、五氧化二釩、磷石膏/石膏等;燒結(jié)電子陶瓷器件:PZT壓電陶瓷、壓敏電阻等。

微波燒結(jié)有著自身的特點。微波介質(zhì)加熱原理，化學原料一旦放入微波電場中，其中的極性分子和非極性分子就引起極化，變成偶分子。按照電場方向定向，由于該電場屬于交變電場，所以偶極子便隨著電場變化而引起旋轉(zhuǎn)和震動，例如頻率為2450MHZ，以每秒24億5千萬次的旋轉(zhuǎn)和震動，產(chǎn)生了類似于分子之間相互摩擦的效應，從而吸收電場的能量而發(fā)熱，物體本身成為發(fā)熱體。當用傳統(tǒng)方式加熱時，點火引燃總是從樣品表面開始，燃燒從表面向樣品內(nèi)部傳播最終完成燒結(jié)反應。而采用微波輻射時，情況就不同了。由于微波有較強的穿透能力，它能深入到樣品內(nèi)部，首先使樣品中心溫度迅速升高達到著火點并引發(fā)燃燒合成。燒結(jié)波沿徑向從里向外傳播，這就能使整個樣品幾乎是均勻地被加熱，最終完成燒結(jié)反應。微波點火引燃在樣品中產(chǎn)生的溫度梯度(dT/dt)傳統(tǒng)點火方式小得多。換句話說，微波燒結(jié)過程中燒結(jié)波的傳播要比傳統(tǒng)加熱方式均勻得多。將金屬利用微波輻射加熱到1300-2000℃高溫燒結(jié)成陶瓷。 實驗表明，當樣品的壓緊密度高時，傳統(tǒng)加熱方式引發(fā)的燃燒波的傳播速率大大減小，甚至因"自熄"而不能自然。但是，若采用微波輻照，由于溫度的升高是反應物質(zhì)本身吸收(或擴散)微波能量的結(jié)果，只要微波源不斷地給予能量，樣品溫度將很快達到著火溫度(T1)。反應一旦引發(fā)，放出的熱量又促使樣品溫度進一步升高達到燃燒溫度(T2)，樣品吸收微波輻射的能力也同時增加，這就保證了反應能夠保持在一個足夠高的溫度(T3>T1)下進行，直到反應完全。微波燃燒合成或微波燒結(jié)是一個可以控制的過程。這就是說，我們可以根據(jù)對產(chǎn)品性質(zhì)的要求，通過對一系列參數(shù)的調(diào)整，人為地控制燃燒波的傳播。這是微波燃燒合成較之于傳統(tǒng)技術的一個顯著的優(yōu)點。微波功率的調(diào)節(jié)，可以是直接采用可調(diào)功率的微波源來控制樣品對微波能量的吸收(或耗散)。

用微波燒結(jié)技術和常規(guī)無壓燒結(jié)技術燒結(jié)了 Si_3N_4陶瓷。用 XRD,TEM 等方法研究了不同技術燒結(jié)的 Si_3N_4樣品的組成和顯微結(jié)構(gòu);用三點彎曲和壓痕法分別測量了兩類樣品的抗彎強度和斷裂軔性。結(jié)果表明,N_2氣壓的引入可有效地控制微波燒結(jié)過程中 Si_3N_4的分解,微波燒結(jié)可大幅度降低 Si_3N_4的致密化溫度,提高相轉(zhuǎn)變速度,縮短燒結(jié)時間,其力學性能也明顯地提高。