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碳纤维烘干设备
微波烧结是一种利用微波加热来对材料进行烧结的方法哪。材料的微波烧结开始于20世纪6o年代中期,Tin.ga.W.R首先提出了陶瓷材料的微波烧结;到2O世纪7O年代中期.法国的Badot和erteand开始对微波烧结技术进行系统研究。微波烧结以其特有的节能、省时的优点,得到了发达国家政府、工业界、学术界的广泛重视,我国也于1988年将其纳入“863计划”。在此期间.主要探索和研究了微波理论.微波烧结装置系统优化设计和材料烧结工艺,材料介电参数测试.材料与微波交互作用机制以及电磁场和温度场计算机数值模拟等,烧结了许多不同类型的材料。而在国外.微波烧结也已进入产业化阶段.其中美国已具有生产微波连续烧结设备的能力,其对象主要针对硬质合金。因此,中国在烧结炉的应用方面也正需要进一步努力以迎头赶上这次技术革命。
    2 微波烧结的工作原理
    微波烧结是利用微波具有的特殊波段与材料的基本细微结构耦合而产生热量,材料的在电磁场中的介质损耗使其材料整体加热至烧结温度而实现致密化的方法。微波烧结原理与目前的常规烧结工艺有着本质区别。由于材料可内外均匀地整体吸收微波能并被加热,使得处于微波场中的被烧结物内部的热梯度和热流方向与常规烧结时完全不同。微波可以实现快速均匀加热而不会引起试样开裂或在试样内形成热应力,更重要的是快速烧结可使材料内部形成均匀的细晶结构和较高的致密性,从而改善材料性能。同时,由于材料内部不同组分对微波的吸收程度不同,因此可实现有选择性烧结,从而制备出具有新型微观结构和优良性能的材料。
    而在微波烧结炉中采用微波发生器来代替传统的热源,它与传统技术相比较.属于两种截然不同的加热方式。微波介质进行加热,化学原料一旦放入微波电场中.其中的极性分子和非极性分子就引起极化.变成偶分子。按照电场方向定向,由于该电场属于交变电场,所以偶极子便随着电场变化而引起旋转和震动圜.例如频率为2.45GHz,以每秒24亿5千万次的旋转和震动.产生了类似于分子之间相互摩擦的效应.从而吸收电场的能量而发热.物体本身成为发热体。当用传统方式加热时.点火引燃总是从样品表面开始.燃烧从表面向样品内部传播最终完成烧结反应。而采用微波辐射时.情况就不同了。由于微波有较强的穿透能力,它能深入到样品内部.首先使样品中心温度迅速升高达到着火点并引发燃烧合成。烧结波沿径向从里向外传播,这就能使整个样品几乎是均匀地被加热,最终完成烧结反应。微波点火引燃在样品中产生的温度梯度(dT,dt)比传统点火方式小得多。换句话说.微波烧结过程中烧结波的传播要比传统加热方式均匀得多。因此对于一些高质量要求的烧结,如陶瓷.硅片等.微波烧结具有重要的研究价值和意义。
    3 微波烧结设备的工业应用
    微波烧结设备可用于烧结各种高品质陶瓷、钴酸锂、氮化硅、碳化硅、氧化铝、氮化铝、氧化锆、氢氧化镁、铝、锌、高岭土、硫酸钴,草酸钴、五氧化二钒、磷石膏/石膏等;烧结电子陶瓷器件:PZT压电陶瓷、压敏电阻等。
    同时实验还表明,当试件的压紧密度高时,传统加热方式引发的燃烧波的传播速率大大减小,甚至因“自熄”而不能自燃。但是,若采用微波辐照,由于温度的升高是反应物质本身吸收微波能量的结果,只要微波源不断地给予能量,样品温度将很快达到着火温度。反应一旦引发,放出的热量又促使样品温度进一步升高达到燃烧温度,样品吸收微波辐射的能力也同时增加,这就保证了反应能够保持在一个足够高的温度下进行.直到反应完全。微波燃烧合成或微波烧结是一个可以控制的过程。这就是说,我们可以根据对产品性质的要求,通过对一系列参数的调整,人为地控制燃烧波的传播。这是微波燃烧合成较之于传统技术的一个显著的优点。微波功率的调节,可以是直接采用可调功率的微波源来控制样品对微波能量的吸收(或耗散)。
    4 结论和展望
    微波烧结技术的推广应用既有利于大幅度降低材料烧结成本.也会促进新型材料的工业化应用。而且微波烧结技术的应用范围涉及硬质合金、工程陶瓷、磁性材料、纳米材料等.在21世纪有望发展成为规模巨大的新兴产业。可以推测.随着微波烧结设备的工业化推广与发展,微波烧结技术的产业化高潮即将到来
 
 
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