微波烧结原理与应用
微波烧结在陶瓷中的应用
微波烧结在陶瓷中的应用汪宏显【摘要】Microwave sintering method as a new sintering technology is very different from traditional sintering methods. The principle and characteristics of the microwave sintering technology were firstly introduced, secondly research status of the microwave sintering technology was summarized, and then application of the microwave sintering technology in ceramic material production was introduced, finally development trend of the microwave sintering technology was prospected.%微波烧结法作为一种全新的烧结技术与传统的烧结方法有着很大的不同。
介绍了微波烧结的原理及特点，全面综述了微波烧结工艺的研究现状，介绍了微波烧结技术在陶瓷材料的应用，最后展望了微波烧结技术的前景。
【期刊名称】《当代化工》【年(卷),期】2014(000)012【总页数】3页(P2624-2626)【关键词】微波烧结;陶瓷;应用【作者】汪宏显【作者单位】清华大学深圳研究生院，广东深圳 518000【正文语种】中文【中图分类】TQ174微波烧结是指利用微波加热技术对材料进行烧结的一种方法，采用微波技术烧结材料开始于上世纪60年代。
w R Ting等[1]在1968年首先提出微波烧结应用于陶瓷材料，上世界70年代，Badot等[2]开始对陶瓷材料的微波烧结技术进行系统研究。
粉末冶金新技术-烧结
用SPS制取块状纳米晶Fe90Zr7B3软磁的过程是: 先将由非 晶薄带经球磨制成的50～150μｍ非晶粉末装入WC/Co合金 模具内,并在SPS烧结机上烧结(真空度1×10-2Pa以下、升温 速度0.09~1.7K/s、温度673～873Ｋ、压力590MPa), 再把所 得的烧结体在1×10-2Pa真空下、以3 7K/s速度加热到923Ｋ、 保温后而制成。材料显示较好的磁性能：最大磁导率29800、 100Ｈｚ下的动态磁导率3430, 矫顽力12Ａ/ｍ。
3
双频微波烧结炉 生产用大型微波烧结炉 已烧结成多种材料：如陶瓷和铁氧体等材料。另 外，在日本又开发出相似的毫米波烧结技术，并成功 地在2023K下保温1h烧结成全致密的AlN材料。
4
2.爆炸压制技术 爆炸压制又称冲击波压制是一种有前途的工艺
方法,它在粉末冶金中发挥了很重要的作用, 爆炸压 制时,只是在颗粒的表面产生瞬时的高温,作用时间 短,升温和降温速度极快。适当控制爆炸参数,使得 压制的材料密度可以达到理论密度的90%以上,甚至 达到99%。
3）快速脉冲电流的加入, 无论是粉末内的放电部位还是焦耳 发热部位, 都会快速移动, 使粉末的烧结能够均匀化。
11
与传统的粉末冶金工艺相比，SPS工艺的特点是：
• 粉末原料广泛：各种金属、非金届、合金粉末，特别是 活性大的各种粒度粉末都可以用作SPS 烧结原科。
• 成形压力低：SPS烛结时经充分微放电处理，烧结粉末表 面处于向度活性化状态．为此，其成形压力只需要冷压烧 结的l/10~1/20。
17
SPS制备软磁材料 通常用急冷或喷射方法可得到FeMe(Nb、Zr、Hf)Ｂ的非 晶合金,在稍高于晶化温度处理后, 可得到晶粒数10ｎｍ，具有 体心立方结构，高Bs 、磁损小的纳米晶材料。但非晶合金目 前只能是带材或粉末, 制作成品还需要将带材重叠和用树脂固 结, 这使得成品的密度和Bs均变低。近年, 日本采用SPS工艺研 究FeMeＢ块材的成形条件及磁性能。
最新微波烧结在粉末冶PPT课件
明，微波烧结可在较短时间内对粉末样品实现烧结致密化。微波
烧结样品具有独特孔隙分布规律，样品横截面中心处孔隙率比横
截面边缘处的小，并且微波烧结样品孔隙比常规烧结细小。
•
中南大学罗述东等人研究了微波烧结W-Cu合金的工艺与性
能，得到了致密度高，烧结性能更好的钨铜合金材料。
•
A.Nadjafi，Maryam，Negari等人研究了微波烧结Fe-Cu合
• 陶瓷材料主要是介质损耗使微波能转化为热能。
•
因为有很强的耦合能力常作为助燃剂。在电
磁场中，根据趋肤效应，微波对金属材料的穿透
深度极小，仅为微米级，因而金属内部不存在自
由电荷，不具备能量转化的条件，因此微波不能
与块体金属耦合。但由于构成压坯的颗粒粒度通
常为微米级或纳米级，其尺寸可与微波对金属的
穿透深度相比，因此金属粉体具有较强的吸波能
力，能够被加热至很高温度。
•
涡流损耗是金属粉末压坯微波烧结的主要热
能来源。
微波烧结的国内外发展状况
•
微波烧结技术的发展经历大致分为3个阶段：
70年代中期到80年代早期进入初步研究实验阶段，
主要是一些容易吸收微波而烧结温度又较低的陶
瓷材料。
• 80年代中期到90年代中期进入研究发展期，美国、 加拿大、德国等各国投入了大量的财力、人力研 究和发展微波烧结技术，这个期间，主要研究了
型试样的材料。多模腔可以扩大均匀场区，烧结大尺寸、高损耗的材
料，工业化微波烧结采用多模腔微波烧结炉。
• 3.2保温材料与辅助加热材料
•
保温材料和辅助加热材料的选择以及保温结构设计对于加快样品
升温速率、保证成功烧结起关键作用。
•
微波烧结机理
rs n rs0 n kt
式中，rs为在时间t时的晶粒平均半径，为在时间为0时的晶粒平均 半径，k为晶粒生长速率常数。半径（或晶料尺寸）指数n取决于晶粒生 长机理；n＝3和n＝2分别为扩散控制相界面反应控制。
5 特色烧结方法
１）热压烧结 ２）热等静压 ３）放电等离子体烧结 ４）微波烧结 ５）反应烧结 ６）爆炸烧结
三、气孔排除
在烧结中期，相互连续的气孔通道开始收缩，形成封闭的气孔， 根据材料体系的不同，密度范围从0.9至0.95。实际上，LPS烧结比SSS 烧结可以在较低的密度发生这种气孔封闭。气孔封闭后，LPS烧结进 入最后阶段。封闭气孔通常包含来源于烧结气氛和液态蒸汽的气体物 质。
4.3 晶粒生长和粗化
晶格扩散： 晶界扩散：
d 1 DlVm P*
dt t RTa 2
d Db bVm P*
dt
RTa 3
5.5.2 热等静压
热等静压工艺（Hot Isostatic Pressing，简写为HIP）是将粉末压坯或装 入包套的粉料装入高压容器中，使粉料经受高温和均衡压力的作用，被烧 结成致密件。
其基本原理是：以气体作为压力介质，使材料（粉料、坯体或烧结体） 在加热过程中经受各向均衡的压力，借助高温和高压的共同作用促进材料 的致密化。
2 烧结参数及其对烧结性影响
2.1 烧结类型
Tm A
液相烧结
Tm B
（Liquid phase intering）
T3
T2
T1
固相烧结
（Solid state sintering）
烧结过程示意相图
(a)固相烧结(Al2O3)和(b)液相烧结样品 (98W-1Ni-1F2(wt%))的显微结构
微波烧结陶瓷原理
微波烧结陶瓷原理宝子们！今天咱们来唠唠微波烧结陶瓷这个超有趣的事儿。
咱先得知道陶瓷是啥，陶瓷啊，就是那些个土土的材料经过各种加工变得超级硬、超级漂亮的东西。
那微波烧结陶瓷呢，就像是给陶瓷来一场超级酷炫的变身之旅。
微波这玩意儿啊，就像一个个小小的魔法精灵，到处乱窜。
当我们把陶瓷放进微波环境里的时候，这些魔法精灵就开始和陶瓷材料互动起来啦。
陶瓷材料里面呢，有好多不同的粒子啊，分子啊啥的。
微波这个小机灵鬼，它的能量就被陶瓷里的一些带电粒子或者偶极子给捕捉到了。
你想啊，就像一群小蚂蚁发现了一块大糖果一样，那些陶瓷里的小粒子发现了微波带来的能量，可兴奋了呢。
这些粒子吸收了微波的能量之后，就开始变得躁动不安啦。
它们开始在自己的小位置上晃悠得更厉害，就像小朋友吃了太多糖开始在屋子里跑来跑去一样。
然后呢，这种躁动就带来了热量。
可不是那种慢慢悠悠的热量哦，是一下子就热起来的那种。
因为微波能让陶瓷里的粒子们同时都活跃起来，就像大家一起开派对，一下子就把气氛搞热乎了。
这种热量可不得了，它让陶瓷材料开始烧结起来。
烧结是啥呢？就像是把陶瓷材料里的小颗粒们紧紧地黏在一起。
本来那些小颗粒们就像一盘散沙，各玩各的，现在呢，在微波带来的热量作用下，它们就开始手拉手，紧紧抱成一团啦。
而且啊，因为微波加热是从陶瓷内部开始的，不像传统加热是从外面慢慢往里热，这就像是从内而外给陶瓷做了个全面的改造呢。
在这个过程中啊，陶瓷的结构也发生了很大的变化。
那些原本松散的结构变得越来越致密。
就像把一个松松垮垮的棉花糖捏成了一个紧实的小团子一样。
而且啊，微波烧结还有个好处呢，它能够让陶瓷的性能变得更好。
比如说啊，陶瓷可能会变得更坚硬，更耐磨。
这就好比一个人本来身体有点弱，经过一场特殊的训练之后，变得强壮又健康啦。
不过呢，微波烧结陶瓷也不是那么简单的事儿。
它就像一场精心编排的舞蹈，每个环节都得恰到好处。
微波的功率啊，烧结的时间啊，这些都得控制好。
要是微波功率太大了，就像你给小朋友喂饭喂得太快太多了，陶瓷可能会受不了，就出现一些缺陷啦。
微波烧结_精品文档
微波烧结引言微波烧结是一种使用微波辐射作为能量源的新型材料加工技术。
与传统的烧结方法相比，微波烧结具有许多优势，如加热速度快、能耗低、能量高效利用等。
本文将介绍微波烧结的原理、工艺以及应用领域。
一、微波烧结的原理微波烧结是利用微波辐射对材料进行加热，通过材料内部的电磁波-热耦合效应，将能量转化为热能，使材料粒子间的结合力增强，形成致密结构。
微波烧结主要通过分子极化和离子共振两种机制进行加热。
在微波场的作用下，材料内部分子会发生高频振动，产生热能，从而实现烧结。
二、微波烧结的工艺1. 原料准备微波烧结的首要工作是选择适合的原料，通常要求原料具有良好的分散性和可烧结性。
原料可以采用粉末、颗粒或纳米材料形式。
在原料准备过程中，还需要进行化学处理、分级和筛选等工序。
2. 模具制备选择适当的模具对于微波烧结过程至关重要。
通常采用石墨、硅酸盐等材料制作模具，要求具有良好的导热性和耐高温性能。
模具的形状和尺寸要与最终产品相匹配。
3. 加热过程控制微波烧结过程中，加热的控制对于获得理想的烧结效果非常重要。
加热的主要参数包括微波功率、加热时间和温度。
通过调节这些参数，可以控制材料的烧结速度、颗粒大小和物理性能。
4. 冷却和后处理烧结完成后，需要进行冷却和后处理工序。
冷却过程可以采用自然冷却或水冷却的方法。
后处理工序包括除去模具、清洗和表面处理等。
三、微波烧结的优势和应用1. 优势微波烧结相比传统烧结方法具有以下优势：（1）加热速度快：微波烧结能够在短时间内完成加热过程，加快生产效率。
（2）能耗低：微波烧结过程中能量可以高效利用，减少能源消耗。
（3）产品质量好：微波烧结可以获得致密、均匀的结构，提高产品的物理性能。
（4）适应性强：微波烧结适用于多种材料，如金属、陶瓷、复合材料等。
2. 应用领域微波烧结在材料加工领域具有广泛的应用前景，主要应用于以下领域：（1）陶瓷制品：微波烧结可以制备高强度、高硬度的陶瓷制品，广泛应用于航空、汽车、电子等行业。
微波烧结
陶瓷的微波烧结微波是一种电磁波，它遵循光的有关定律，可以被物质传递、吸收或反射，同时还能透过各种气体，很方便地实现在各种气氛保护下的微波加热及有气相参与的合成反应。
材料在微波场中可简要地分为下列三种类型：（1）微波透明型材料：主要是低损耗绝缘体，如大多数高分子材料及部分非金属材料，可使微波部分反射及部分穿透，很少吸收微波。
这类材料可以长期处于微波场中而不发热，可用作加热腔体内的透波材料。
（2）全反射微波材料主要是导电性能良好的金属材料，这些材料对微波的反射系数接近于1，仅极少数入射的微波能量能透入，可用作微波加热设备中的波导、微波腔体、搅拌器等。
（3）微波吸收型材料：主要是一些介于金属与绝缘体之间的电介质材料，包括纺织纤维材料、纸张、木材、陶瓷、水、石蜡等。
微波烧结（microwave sintering）就是利用微波加热来对材料进行烧结。
材料的微波烧结开始于20世纪60年代中期，W.R.Tinga首先提出了陶瓷材料的微波烧结技术；到20世纪70年代中期，法国的J.C.Badot和A.J.Berteand开始对微波烧结技术进行系统研究。
20世纪80年代以后，各种高性能的陶瓷和金属材料得到了广泛应用，相应的制备技术也成了人们关注的焦点，微波烧结以其特有的节能、省时的优点，得到了美国、日本、加拿大、英国、德国等发达国家的政府、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。
20世纪90年代后期，微波烧结已进入产业化阶段。
微波烧结同传统的加热方式不同。
传统的加热是依靠发热体将热能通过对流、传导或辐射方式传递至被加热物而使其达到某一温度，热量从外向内传递，烧结时间长，也很能得到细晶。
而微波烧结则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。
先进陶瓷的6种新型快速烧结技术
一、激光烧结技术激光烧结技术是一种利用激光能量对陶瓷颗粒进行瞬间加热的新型烧结技术。
通过激光束在陶瓷颗粒表面瞬间产生高温，使颗粒迅速烧结成型，并且能够精确控制烧结过程中的温度和时间，实现快速高效的烧结。
二、微波烧结技术微波烧结技术利用微波照射对陶瓷粉体进行加热，通过高频电磁波与材料分子之间的相互作用，使陶瓷颗粒迅速升温并烧结成型。
微波烧结技术具有加热均匀、能耗低、速度快等优点，尤其适用于复杂形状、精密结构的陶瓷制品制备。
三、等离子烧结技术等离子烧结技术是利用等离子体对陶瓷颗粒进行高速撞击和加热的技术。
通过在陶瓷粉末表面产生等离子体，并将其能量传递给陶瓷颗粒，从而使颗粒快速烧结成型。
等离子烧结技术具有烧结速度快、能耗低、可以烧结高温陶瓷材料等优点。
四、压电陶瓷快速烧结技术压电陶瓷快速烧结技术是一种利用压电作用对陶瓷颗粒进行紧致烧结的技术。
通过施加外加电场，使陶瓷颗粒表面发生压电效应，从而实现颗粒的紧致烧结，烧结速度大大提高，同时制备出的陶瓷制品密度高、性能卓越。
五、等离子喷涂技术等离子喷涂技术是一种利用等离子体对陶瓷粉末进行快速烧结成型的技术。
通过等离子喷涂装置将陶瓷粉末与等离子体混合后，在高温高速气流的作用下迅速烧结成型。
等离子喷涂技术不仅可以实现陶瓷材料的快速烧结，还能够制备出具有优异性能的陶瓷涂层。
六、电磁场烧结技术电磁场烧结技术是一种利用电磁场对陶瓷颗粒进行加热和烧结的技术。
通过在陶瓷颗粒周围建立强磁场或者强电场，使颗粒表面迅速加热并烧结成型。
电磁场烧结技术具有能耗低、烧结速度快、制品性能优异等特点，尤其适用于纳米陶瓷材料的制备。
先进陶瓷的快速烧结技术主要包括激光烧结、微波烧结、等离子烧结、压电陶瓷快速烧结、等离子喷涂和电磁场烧结等多种技术。
这些新型烧结技术都具有烧结速度快、能耗低、制品性能优异等特点，对于提高陶瓷制品的生产效率、降低生产成本、改善产品性能具有重要意义。
随着科技的不断发展和进步，相信这些先进陶瓷的新型快速烧结技术在未来会得到更广泛的应用，为陶瓷制造业带来新的发展机遇。
无机材料科学基础《烧结》知识点
（１）常压烧结：又称无压烧结。
属于在大气压条件下坯体自由烧结的过程。
在无外加动力下材料开始烧结，温度一般达到材料的熔点０．５－０．８即可。
在此温度下固相烧结能引起足够原子扩散，液相烧结可促使液相形成或由化学反应产生液相促进扩散和粘滞流动的发生。
常压烧结中准确制定烧成曲线至关重要。
合适的升温制度方能保证制品减少开裂与结构缺陷现象，提高成品率。
（２）热压烧结与热等静压烧结：热压烧结指在烧成过程中施加一定的压力（在１０～４０ＭＰａ），促使材料加速流动、重排与致密化。
采用热压烧结方法一般比常压烧结温度低１００ºC左右，主要根据不同制品及有无液相生成而异。
热压烧结采用预成型或将粉料直接装在模内，工艺方法较简单。
该烧结法制品密度高，理论密度可达９９％，制品性能优良。
不过此烧结法不易生产形状复杂制品，烧结生产规模较小，成本高。
作为陶瓷烧结手段，利用来自于表面能的表面应力而达到致密化的常压烧结法虽是一般常用的方法，但是，不依赖于表面应力，而在高温下借助于外压的方法，也是可以采用的。
这就是称为热压法的烧结方法。
广义来说，在加压下进行烧结的方法包括所有这类方法，超高压烧结和热等静压（HIP）烧结也属于这类方法。
不过，一般都作为在高温下施加单轴压力进行烧结的方法来理解。
其基本结构示于图1。
首先，制备粉体试料，置于模型中，在规定温度下加热、加压，获得烧结体。
由于下述原因而采用这种方法：（1）烧结温度降低；（2）烧结速度提高；（3）使难烧结物质达到致密化。
因为能够在颗粒成长或重新结晶不大可能进行的温度范围达到致密化，所以，可获得由微小晶粒构成的高强度、高密度烧结体。
图2所示，是热压对陶瓷致密化影响效果之一例。
将热压作为制造制品的手段而加以利用的实例有：氧化铝、铁氧体、碳化硼、氮化硼等工程陶瓷。
连续热压烧结生产效率高，但设备与模具费用较高，又不利于过高过厚制品的烧制。
热等静压烧结可克服上述弊缺，适合形状复杂制品生产。
微波烧结的原理特点及应用
微波烧结的原理特点及应用1. 原理微波烧结是一种利用微波能量加热材料并迅速烧结的技术。
其原理基于微波的特殊性质，即能够快速产生热量并穿透一定深度的材料。
微波烧结的过程主要由以下几个步骤组成：•微波吸收：微波能量在材料中被吸收，并转化为热能。
•局部加热：被吸收的微波能量在物质中产生局部加热，使材料的温度升高。
•扩散：高温下，材料中的原子、离子或分子开始扩散。
•烧结：扩散使得颗粒间的接触面积增加，从而使材料更加致密。
2. 特点微波烧结相比传统的烧结方法具有以下几个显著的特点：•快速加热：由于微波能量能够直接在材料内部转化为热能，微波烧结速度较传统方法更快。
通常情况下，微波烧结只需几分钟到几十分钟即可完成，而传统方法可能需要数小时。
•均匀加热：微波能够在材料内部进行均匀加热，避免了传统烧结方法中外层先烧结而内层温度较低的问题。
•能量效率高：微波烧结过程中，能量几乎全部被材料吸收，无需预热，因此能量利用效率较高。
•无需气氛保护：传统的烧结过程中，通常需要在高温下进行，而微波烧结则不需要气氛保护，如氢气、氮气等。
•适用范围广：微波烧结适用于各种材料，包括金属、陶瓷、塑料等。
3. 应用微波烧结技术已经在多个领域得到了广泛的应用，具有以下几个主要应用方向：3.1 陶瓷材料微波烧结技术在陶瓷材料的制备中具有很大的潜力。
传统的烧结方法在陶瓷制备过程中通常需要高温环境和较长的处理时间，而微波烧结可以大大缩短烧结时间，并提高材料的致密度和性能。
3.2 金属材料微波烧结技术在金属材料的制备中也有广泛的应用。
微波烧结可以提高金属材料的致密度，并改善材料的力学性能和耐磨性。
此外，微波烧结还可以用于金属材料的表面处理，如硬质合金的焊接和切割。
3.3 生物材料微波烧结技术还可以应用于生物材料领域。
例如，用微波烧结技术可以制备出具有特定孔隙结构和生物相容性的人工骨骼组织。
此外，微波烧结还可以用于生物材料的修复和再生。
3.3 其他领域除了上述几个领域外，微波烧结技术还可以应用于其他领域，如纳米材料、电子材料等。
微波烧结硅酸盐
微波烧结硅酸盐
微波烧结硅酸盐是一种新型的烧成技术，通过应用微波加热的方式来提高烧成过程的效率。
在微波烧结硅酸盐过程中，微波辐射被引入到硅酸盐物料中，使其呈现均匀加热的效果。
这种加热模式可以有效地改善硅酸盐材料的微观性质，提高其特性和性能。
微波烧结硅酸盐的优点包括：
1. 快速高效：微波加热具有极快的加热速度和选择性，可以显著缩短烧成时间，提高生产效率。
2. 节能环保：微波加热可以大幅度降低能耗，同时减少对环境的影响。
3. 改善材料性能：微波烧结可以使硅酸盐材料更加致密、均匀，从而改善其物理、化学和机械性能。
微波烧结硅酸盐的应用范围广泛，可以应用于陶瓷、玻璃、矿物等硅酸盐材料的烧成。
同时，该技术还可以与其他技术相结合，如与热压、气氛控制等技术的结合，进一步拓展其在硅酸盐材料制备领域的应用。
总之，微波烧结硅酸盐是一种具有广泛应用前景的新型烧成技术，为硅酸盐材料的制备提供了新的途径。
微波技术在冶金工程中的应用探析
微波技术在冶金工程中的应用探析摘要：随着科学技术的迅速发展，许多先进的技术、设备被广泛地用于冶金领域，而微波技术正是其中的一种。
与常规冶金工艺相比较，微波技术的特点是：采用导热的方法，将物料的表面热能从物体的表面向物体内部传递，达到了物料的均匀、均匀的目的，可以有效地解决冶金加热过程中的“冷中心”问题，使各种金属材料、种类、形状都能得到均匀的加热，提高了生产的效率。
因此，对微波技术应用于冶金工程的探索具有重要意义。
关键词：微波技术；冶金工程；应用1.微波技术的概述中国的经济发展已经使各种社会事业进入了新的发展阶段，而在高新技术领域也取得了巨大的成就，而微波技术就是这一领域最突出、最具代表性的技术之一。
所谓的微波技术，就是利用特定的电磁波来影响物体，其中最常见的就是微波，其波长一般为1—1米，介于红外线和无线电波之间，不过它的传播方式和使用方式都很独特。
利用微波技术对物体进行加热的原理在于，电磁场环境下某些物质的分子会发生极化现象，同时分析在微波场的方向上发生变化，运动速度也会相应地出现变化，在速度不断增加的情况下分子就会发生旋转，在原子弹性散射的作用下分子能量会逐渐地散失出去，这个放出能量的过程会使物体的温度出现提升，电磁能经过一系列的反应转变成了热能，最终即可达到加热物体的效果。
和常规的加热方式相比较而言，微波加热具有非常独有的特征，常规的加热方式中想要达到物体升温的效果，一般需要通过热传导效应将较高的温度传导到待加热物体上，从而逐渐地使其温度升高，这种加热方式主要是一种外源性加热；反观微波加热则并不是如此，其主要是通过对物体分子的运动状态进行改变来提升物体内能，最终完成升温效果，微波加热的优势在于其能够保证物体的均匀升温，各部分的温度同等的提升，打破了传统加热方式中心温度低的固有问题，更重要的是微波加热的升温均匀性不受到物体自身形状的影响，普适性非常强。
2.微波技术的工作原理微波是一种从1-1纳米到300 MHz的特定电磁带。
微波烧结原理与研究现状
微波烧结原理与研究现状微波烧结原理及其研究现状微波烧结技术是一种新型的粉末冶金技术，利用微波能量对材料进行加热和烧结。
与传统烧结方法相比，微波烧结具有快速、节能、环保等优点，因此在工业、科学和医学领域得到广泛应用。
本文将详细介绍微波烧结的原理、应用及研究现状，以期为相关领域的研究提供参考。
微波烧结原理微波能量的传输微波烧结的核心是微波能量的传输。
微波是一种高频电磁波，能在材料表面产生反射、透射和吸收三种情况。
当微波能量遇到材料表面时，大部分能量会被材料吸收，并转化为热能，从而实现快速加热。
材料的损伤和变化在微波烧结过程中，材料会受到微波能量的作用，产生一系列的物理和化学变化。
例如，材料中的水分和挥发分会在微波作用下蒸发，材料内部的化学反应速度会加快，晶粒逐渐长大，材料的密度和强度增加。
微波烧结的影响微波烧结过程中，微波能量对材料的作用不仅体现在加热上，还会对材料的结构和性能产生影响。
微波烧结能有效地降低材料内部的残余应力，提高材料的致密度和均匀性。
微波烧结还能促进材料内部的化学反应，生成新的相和化合物。
微波烧结技术的应用工业领域在工业领域，微波烧结技术主要用于制备高分子材料、陶瓷材料、金属材料等高性能材料。
例如，利用微波烧结技术制备的高温超导材料，具有优异的超导性能和机械性能。
科学领域在科学领域，微波烧结技术为研究材料的合成、结构和性能提供了新的手段。
通过控制微波加热条件，可以实现对材料微观结构和性能的精确调控，为新材料的研究开发提供可能。
医学领域在医学领域，微波烧结技术可用于药物载体材料的制备。
利用微波烧结技术制备的生物医用材料具有优异的生物相容性和机械性能，可用于药物输送、组织工程和再生医学等领域。
研究现状国内外研究成果近年来，国内外研究者针对微波烧结技术进行了大量研究，取得了诸多成果。
例如，研究者利用微波烧结技术成功制备出高性能的纳米陶瓷材料、高温超导材料、生物医用材料等。
这些研究成果为微波烧结技术的发展和应用提供了重要的理论和实践基础。
微波烧结原理及研究进展
微波烧结原理及研究进展作者：方可方利来源：《价值工程》2011年第14期摘要：微波烧结是一项新型材料制备技术，在陶瓷材料和粉末冶金等领域发展前景广阔，有望在二十一世纪发展成为主要的材料制备方法。
微波烧结具有速度快、能耗小、安全无污染等许多优点，对于经济建设和社会发展具有重大战略意义。
本文简要回顾了微波烧结技术的起源和发展，对微波烧结技术的原理、特色、装置以及研究进展等方面进行了总结。
关键词：微波烧结原理进展中图分类号：TK11文献标识码：A文章编号：1006-4311（2011）14-0053-03The Principle and Development of Microwave Sintering TechnologyFang Ke；Fang Li（School of Materials Science and Engineering，Wuhan Institute of Technology，Wuhan 430073，China）Abstract: Microwave sintering is a new type of technology，it has great development prospect in the fields of ceramic materials and powder metallurgy etc., and it is greatly possibile to become the main method of material preparation in the new century. The technology of microwave sintering has many great advantages such as much higher speed, lower energy consuming, more safety, no pollution, and so on, so it has significant effect on the development economic and societyin our country. The origin and evolvement, the principle，unique character，equipment, research advance of the technology are reviewed in this paper.Key words: microwave sintering；principle；development0引言微波烧结是指采用微波辐射来代替传统的外加热源，材料通过自身对电磁场能量的吸收（介质损耗）达到烧结温度而实现致密化的过程。
陶瓷的特种烧结方法
陶瓷的特种烧结方法
烧结是陶瓷制品生产过程中非常重要的一个环节，直接影响到产品的质量和性能。
为了满足不同行业的需求，人们研发出了多种特种烧结方法，下面介绍几种常用的方法。
1. 高温烧结法
高温烧结法是指将陶瓷制品置于高温下进行烧结，一般温度在1200℃以上。
这种方法可以加快烧结速度，提高产品的硬度和密度，适用于制作高强度、高硬度的陶瓷制品，如切削工具、轴承等。
2. 低温烧结法
低温烧结法是指将陶瓷制品置于较低温度下进行烧结，一般在1100℃以下。
这种方法可以减少能耗，降低成本，适用于制作一些需求较低强度和硬度的陶瓷制品，如餐具、瓷砖等。
3. 微波烧结法
微波烧结法是指将陶瓷制品置于微波辐射下进行烧结。
这种方法可以缩短烧结时间，提高产品的均匀性和致密性，适用于制作高精度的陶瓷制品，如电子器件、光学器件等。
4. 热等静压烧结法
热等静压烧结法是指将陶瓷粉末在高温下进行压缩，再进行烧结。
这种方法可以提高产品的致密性和强度，适用于制作高要求的陶瓷制品，如氧化铝陶瓷刀片、高温炉具等。
总之，不同的烧结方法适用于不同的陶瓷制品，生产者可以根据产品的要求选择合适的烧结方法，以达到最佳的生产效果。
陶瓷材料的微波烧结特性及应用
1.2 陶瓷材料的微波烧结设备及工艺参数
典型的微波烧结设备主要由微波发生器、波导管和加热腔 体等组成如图1所示微波源产生的微波能量由传输系统导入 加热腔中，对放置在腔体中的试样进行加热和烧结。由于 传输系统并不总是与加热腔完全匹配，因此会有一部分微 波能被反射回来，而环行器的作用就是将反射回来的微波 导向水负载，以保护微波源。
2. 降低烧结温度
在微波电磁能的作用下，材料内部分子或离子动能增 加，降低了烧结活化能，从而加速了陶瓷材料的致密化速 度，缩短了烧结时间，同时由于扩散系数的提高，使得材 料晶界扩散加强，提高了陶瓷材料的致密度，从而实现了 材料的低温快速烧结。因此，采用微波烧结，烧结温度可 以低于常规烧结且材料性能会更优，并能实现一些常规烧 结方法难以做到的新型陶瓷烧结工艺，有可能部分取代目 前使用的极为复杂和昂贵的热压法和热等静压法，为高技 术新陶瓷的大规模工业化生产开辟新的途径。例如，在 1100℃微波烧结Al2O3陶瓷1h，材料密度可达96%以 上，而常规烧结仅为60%。
前言
而微波非热效应则一直处于争论之中。一些人认为，即使 在相同的温度下，通过微波加热可以极大地促进化学反应 的进行，然而通过常规加热方法却无法实现，另一些人认 为微波化学实验中，很容易出现微波加热的过热现象，溶 剂温度可以超过沸点而不沸腾，也不能避免局部热点（ Hot spot）效应，所以很多实验中的异常现象都可以通过 热效应进行解释。微波化学中温度测量是一个难题，因此 在研究微波化学机理时一定要注意温度的测量和控制，这 样才可能得到与常规加热对比的可靠结果。在密闭容器中 进行的微波化学反应，还要注意温度和压力的变化，防止 出现爆炸现象。
通过构造适当的微波烧成环境，在l720℃保温 120 min，快速烧结并获得了致密的AlN陶瓷 。与传统烧结相比，AlN陶瓷的微波烧结效率高 ，节能优势明显，在微波烧结AlN陶瓷的过程中 ，微波的非热效应显著。在微波烧结环境中，碳 热还原气氛在AlN陶瓷致密过程中作用明显，它 一方面极大地促进了烧结，另一方面易在烧结体 晶界相内产生气孔而使AlN陶瓷的热导率降低。
微波烧结技术在煤矸石制备中的应用
微波烧结技术在煤矸石制备中的应用煤矸石是煤炭开采过程中产生的一种固体废弃物，含有一定的可燃物和无机物，对环境造成严重污染。
为了减少煤矸石的对环境的影响，需要开发利用其价值。
微波烧结技术作为一种有效的热处理方法，可在短时间内将煤矸石转化为高附加值产品，被广泛应用于煤矸石制备过程中。
煤矸石的利用价值主要体现在两个方面，一是能源利用，二是资源回收。
煤矸石中的可燃物主要是煤炭，通过烧结技术可以将其转化为块煤或煤炭燃料，用于发电、加热等能源领域。
同时，煤矸石中还含有一定的无机物，如金属元素和非金属元素，可以通过烧结技术将其回收利用，制备成其他材料，如陶瓷、建筑材料等。
微波烧结技术具有独特的优势在煤矸石制备中的应用。
首先，微波烧结过程中产生的热量是通过电磁能直接转化为热能，使得热量传导速度大大加快，从而实现了快速烧结。
相对于传统烧结方法，微波烧结能够节约大量能源和时间。
其次，微波烧结过程中的局部加热效应较大，能够使煤矸石的微观结构发生改变，提高矿石的燃烧活性。
此外，微波烧结还具有操作简单、热效率高等优点。
在微波烧结技术的应用过程中，关键的环节是确定合适的矿石配比和烧结工艺参数。
煤矸石的配比是指将不同种类的煤矸石按一定比例混合在一起进行烧结处理。
通过合理的配比，可以在短时间内获得高品质的煤矸石制品。
而烧结工艺参数包括烧结温度、烧结时间、微波功率等，这些参数的选择需要综合考虑矿石的成分特性和所需要制备的产品的性能要求。
微波烧结技术在煤矸石制备中的应用已经取得了一定的成果。
研究发现，经过微波烧结处理的煤矸石具有较高的机械强度、燃烧活性和化学稳定性。
此外，利用微波烧结技术可以转化煤矸石中的无机成分为无害的固体产物，达到了资源回收和环保治理的目的。
微波烧结技术不仅可以处理煤矸石，还可以用于其他废弃物的处理，如矿石尾矿、冶金渣等。
然而，微波烧结技术在煤矸石制备中还面临一些挑战和困难。
首先，微波烧结设备的投资成本相对较高，需要进一步降低设备成本和提高设备效率。
微波技术在黏土烧结制品干燥中的应用
张 夏 （ 四川省建材 工业科 学研 究院 ， 四川 成都 ６ １ ０ ０ ８ １ ）
摘要 ： 介 绍 了微 波技 术在黏 土烧 结制 品干燥 中的应 用。通 过给微 波干燥 室送入 和排 出空气 ， 使 空 气流 动
的干燥 室对黏 土制 品进 行微 波 干燥 ， 在确保 坯 体干燥 质 量的前提 下大幅 缩短 干燥 时间 。 关键 词 ： 微波 干燥 ； 黏土 制 品 ； 干燥 时 间
微 波加热 干燥 具有 速度 快 、 热量损 失小 、 操作 方便 等优 点 ， 但 要 有 效应 用 于 干燥 厚 型黏 土 制 品还 有 待 完 善 。因此进 行 了如下 技术 改进 。
１ ． １ 设 置 室 内空气 流动 系统
以调节供气量 。简体 口与干燥室出气 口连接 ， 使供入 与排出的空气混合 ， 并 由鼓 风机供入混合空气 ， 同时 经加热器加热 ， 由进气 口供入 干燥室 内， 使室内的空 气循环 。在 出气 口同样设有 金属质 的微 波屏蔽板 。 由此构成 的干燥 系统不仅使干燥室内的空气循环 ， 而 且有效调节 由进气 口供人空气的温度 ， 从而控制室 内
一 一 一 一
ｚＨＡＮＧ Ｘｉ ａ
Ａ ｂ ｓ ｔ ｒ ａ ｃ ｔ ： Ｕ ｓ ｅ ｏ ｆ ｍｉ ｃ ｒ ｏ ｗ ａ ｖ ｅ ｉ ｎ ｄ ｒ ｙ ｉ ｎ ｇ ｔ ｈ ｅ ｃ ｌ ａ ｙ ｐ ｒ ｏ ｄ ｕ ｃ ｔ ｓ ｉ ｓ ｉ ｎ ｔ ｒ ｏ ｄ ｕ ｃ ｅ ｄ ． Ｔ ｈ ｒ ｏ ｕ ｇ ｈ ｉ ｎ ｐ ｕ ｔ ａ ｉ ｒ ｉ ｎ ｔ ｏ ｔ ｈ ｅ ｍｉ ｃ ｒ ｏ ｗ ａ ｖ ｅ
中图分类号 ： Ｔ Ｕ５ ２ ２ ． ０ ６ ３ 文献标识码 ： Ａ 文章编号 ： １ ０ ０ １ — ６ ９ ４ ５（ ２ ０ １ ３ ） ｏ ５ — ０ ０ １ ７ — ０ ３
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
微波加熱原理：
傳統固態燒結：能量來自電熱發熱體，藉由熱對流方式將熱由材料表面傳導至材料內部，屬於外向(extrinsic)性質 。
微波燒結：利用材料本身與微波作用，藉由吸收微波能量，使材料由內部到整體一起發熱，屬於內向(intrinsic) 性質。
微波吸收方式：在離子鍵化合物(如部份陶瓷材料)中對微波吸收效果的貢獻來自三方面：
1. 離子導電 (ionic conduction)
2. 離子跳動弛緩 (ionic jump relaxation) 及
3. 多重聲子弛緩過程 (multi-phonon relaxation process)，對微波吸收的貢獻主要來自介電損失(tangent loss)ε“=ε＂1+ε“2 +ε＂3 , 其中，ε“1, ε＂2 ,ε“3, 分別代表離子導電、離子跳動弛緩及多重聲子弛緩過程的貢獻。
微波加熱特徵：
微波燒結是材料本身吸收而發熱，所以是整個材料一起加熱，材料本身即類似傳統電熱方式之發熱體，
在極短時間內即可達到高溫，再加上微波與粒子間之交互作用，降低了粒子間之活化能，加速微密化的速率，使物質在短時間內即完成了燒結，並且比傳統燒結有更均勻的微觀結構 。
材料在微波場下的行為：
材料與微波之間的交互作用關係。
對微波太過透明(低損失材料)之材料，微波極容易穿透，
而對微波不透明之導體則微波根本無法穿透,造成全部反射如金屬等，皆不適合進行微波燒結。
唯有對微波敏感的吸收體(高損失材料)，可讓微波進入物體一段距離而吸收微波轉變成熱之材料，
如SrTiO3, ZnO, SiC等才是合適進行微波燒結的。
另一種變通的方式是雖然基材(matrix)為低損失
不易吸收微波之材料，但在其中添加了容易吸收微波之添加劑，如Al2O3-SiC等，亦可因選擇性之
吸收而達到燒結的效果。
微波燒結製程之效益與應用：
(1)縮短製程時間及節省能源，因而大幅降低陶瓷生產成本；
(2)因為加熱方式及速率的改變，可改善產品之均質性及提高產品良率；
(3)改善陶瓷體之顯微結構及產品性能；
(4)由於微波之選擇性加熱，具有合成新材料的潛力。