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【长仪微波】新闻与技术

氧化物的微波烧结

来源:湖南长仪微波科技有限公司作者:长仪微波网址:http://www.changemw.com
文章附图

  对于导电性随温度升高而呈指数增加的材料,比如具有高温离子或电子电导的氧化物,微波烧结技术的开发需要对介电损耗与温度的依赖关系有一个详细的认识。由于材料的表面产生热损失,因此在较低的温度下,样品的内部和外部之间便会产生温度梯度,从而使氧化物陶瓷的微波烧结发生热失控现象。由于介电损耗与温度的关系,该温度梯度不会随着温度的升高而消失。特别是由于孔隙或缺陷结构而导致传热低下时,随温度上升而呈指数增长的介电损耗会导致样品内部出现熔化,正如ZrO2和Al2O3陶瓷中发现的那样。

  在受控工艺中,这种现象可有目的地用来获得梯度结构,从而使材料从外部到内部颗粒尺寸不断增大,99.6%Al2O3-陶瓷中,要获得均匀的显微结构,就必须设法减小温度梯度,通常采用给烧结材料足够的保温层或减小微波的发射功率来实现。混合加热,录入通过气体和微波加热结合或者通过应用临时微波“接受器”也可减小热失控。

  由于TiC具有导电性,将碳化物添加到氧化铝基体陶瓷中与纯氧化铝相比不仅改善复合材料微波加热的性能,而且还改善其导热性。这对于微波反应烧结TiO2-Al-C-混合物以及有临时反应液相生成的Al2O3-TiH2-TiC-混合物显得特别重要。后一种情况下,只要反应液相在材料内部瞬间形成过,这种从β-Ti-TiC熔体中生成的活性液体就会有利于快速致密,因为扩散引起的碳的再分布使得反应液相在20~50秒内即被消耗掉。应用传统加热法,只有很小的制品才能达到这个条件。与Al2O3-陶瓷相比,随着Al2O3-TiC导热性的增加,已可提高微波的发射功率对大制品进行烧结而不必担心其达到热失控条件。高功率水平对于适应放热反应或实现快速烧结是必要的,而这些对于TiC弥散的Al2O3/TiC陶瓷利用获得的活性β-Ti-TiC-熔体实现无压烧结,使其完全致密化并避免晶粒的异常长大又是必要的。

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