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1、第29卷第3期热处理技术与装备Vol.29,No.32008年6月RECHULIJISHUYUZHUANGBEIJun.,2008·综述·陶瓷材料的微波烧结及研究进展艾云龙,刘书红,刘长虹,罗军明,王圣明(南昌航空大学,江西南昌330063)摘要:本文阐述了微波烧结的基本原理,介质与微波的耦合作用以及陶瓷材料的微波烧结特性和优点。对微波烧结陶瓷材料的研究现状和方向进行了总结。关键词:陶瓷;微波烧结;应用;进展中图分类号:TG148文献标识码:A文章编号:1673-4971(2008)03-0001
2、-04DevelopmentandMicrowaveSinteringofCeramicMaterialsAIYun2long,LIUShu2hong,LIUChang2hong,LUOJun2ming,WANGSheng2ming(NanchangHangkongUniversty,NanchangJiangxi330063,China)Abstract:Thispaperintroducesthefundmentalsofmicrowavesinteringandthecouplingeffe
3、ctofmediumandmicrowave,aswellasthecharacteristicsandexcellencesofmicrowavesinteringinceramicmaterials.Thelatestresearchandaspectofmicrowavesinteringinceramicmaterialsarereviewed.Keywords:ceramic;microwavesintering;applications;development0引言即材料吸收的微波能转
4、化为材料内部分子的动能和微波是一种频率为0.3～300GHz的电磁波,50热能,材料整体同时均匀加热。整个加热过程中,材年代美国的VonHippel在材料介质特性方面的开创料内部温度梯度很小或没有,因而材料内部应力可[1]性工作为微波烧结的应用奠定了基础。材料的微以减小到最小程度,这样即使升温速率很高也很少波烧结始于20世纪60年代中期,Levinson和Tinga造成材料开裂。它具有烧结温度低,烧结时间短,能首先提出陶瓷材料的微波烧结;到70年代中期,法源利用率和加热效率高,安全卫生,无污染等优
5、[8～11]国的Badot和Bxrtcand及美国的Sutton等开始对微点。波烧结技术进行系统研究;80年代以后,各种高性能陶瓷和金属陶瓷材料得到广泛应用,相应的制备技1微波烧结及陶瓷材料烧结特点[2～7]术也成了人们关注的焦点。美国Spheric技术1.1微波烧结基本原理公司指出使用微波烧结比传统烧结方法可节约能源微波烧结是利用微波电磁场中陶瓷材料的介质80%,微波烧结的时间为传统烧结方法的十分之一,损耗使材料整体加热至烧结温度,实现烧结和致密不仅明显节约费用还可提高产品质量。该公司开发化。介
6、质材料在微波电磁场的作用下会产生介质极的“Spheric/Syno-Therm”微波烧结系统能生产具有化,如电子极化、原子极化、偶极子转向极化和界面[12]细组织结构和接近理论密度的粉末冶金及陶瓷制极化等。品。材料与微波的交互作用导致材料吸收微波能量和常规加热方式不同,微波加热是一种体加热,而被加热,在单位时间内,材料吸收的微波能量即发收稿日期:2008-02-28作者简介:艾云龙(1962-),男,教授,主要从事复合材料及热处理工艺研究。E-mail:liushuh3025@126.com基金项
7、目:江西省教育厅科技项目(No.2007162)·2·热处理技术与装备第29卷热量可表示为:的结果。1988年,武汉工业大学在我国率先开展了2p=2πεfoε′rtgδE微波烧结技术研究,并被列为国家“863计划”。式中:f为微波频率,E为内电场幅值,ε′rtgδ为2.1氧化物陶瓷介电损耗因子,εo为材料的介电常数。国内外研究者至今几乎对所有的氧化物陶瓷材[15]1.2陶瓷材料的微波烧结料进行了微波烧结研究。较为成功的有Al2O3、[16]材料在微波场中可大致分为三种类型:ZrO2、ZnO、MgO
8、、SiO2及其复合材料等。Cable在(1)微波透明性材料:主要为低损耗绝缘材料l9世纪60年代首先制备出了透明氧化铝陶瓷。用(如大部分高分子材料及部分非金属材料),它可使传统方法烧结出来的多晶陶瓷由于存在着晶界、第微波部分反射和部分穿透,但很少吸收微波。此类二相和气孔等结构而极大地影响了其光学性能。而材料可长期处于微波场中而不发热,可以用作加热在微波烧结中,获得了致密度高、晶粒结构均匀的多体内的透波材料。晶材料,使得由于气孔和晶界造成的对光线的散射(2)微波全反射型材料:主要为导
