微波燒結(jié)爐：微波燒結(jié)與常規(guī)加熱的區(qū)別（一）

　微波燒結(jié)是一種材料燒結(jié)工藝的新方法，它具有升溫速度快、能源利用率高、加熱效率高和安全衛(wèi)生無污染等特點(diǎn)，并能提高產(chǎn)品的均勻性和成品率，改善被燒結(jié)材料的微觀結(jié)構(gòu)和性能，近年來已經(jīng)成為材料燒結(jié)領(lǐng)域里新的研究熱點(diǎn)。

　微波燒結(jié)是利用微波加熱來對材料進(jìn)行燒結(jié)。它同傳統(tǒng)的加熱方式不同。傳統(tǒng)的加熱是依靠發(fā)熱體將熱能通過對流、傳導(dǎo)或輻射方式傳遞至被加熱物而使其達(dá)到某一溫度，熱量從外向內(nèi)傳遞，燒結(jié)時(shí)間長，也很難得到細(xì)晶。而微波燒結(jié)則是利用微波具有的特殊波段與材料的基本細(xì)微結(jié)構(gòu)耦合而產(chǎn)生熱量，材料的介質(zhì)損耗使其材料整體加熱至燒結(jié)溫度而實(shí)現(xiàn)致密化的方法。

1.1 材料中的電磁能量耗散

　　材料對微波的吸收是通過與微波電場或磁場耦合，將微波能轉(zhuǎn)化熱能來實(shí)現(xiàn)的。黃向東等利用麥克斯韋電磁理論，分析了微波與物質(zhì)的相互作用機(jī)理，指出介質(zhì)對微波的吸收源于介質(zhì)對微波的電導(dǎo)損耗和極化損耗，且高溫下電導(dǎo)損耗將占主要地位。在導(dǎo)電材料中，電磁能量損耗以電導(dǎo)損耗為主。而在介電材料（如陶瓷）中，由于大量的空間電荷能形成的電偶極子產(chǎn)生取向極化，且相界面堆積的電荷產(chǎn)生界面極化，在交變電場中，其極化響應(yīng)會明顯落后于迅速變化的外電場，導(dǎo)致極化弛豫。此過程中微觀粒子之間的能量交換，在宏觀上就表現(xiàn)為能量損耗。

1.2 微波促進(jìn)材料燒結(jié)的機(jī)制

　　研究結(jié)果表明，微波輻射會促進(jìn)致密化，促進(jìn)晶粒生長，加快化學(xué)反應(yīng)等效應(yīng)。因?yàn)樵跓Y(jié)中，微波不僅僅只是作為一種加熱能源，微波燒結(jié)本身也是一種活化燒結(jié)過程。M.A.Janny等首先對微波促進(jìn)結(jié)構(gòu)的現(xiàn)象進(jìn)行了分析，測定了高純Al2O3燒結(jié)過程中的表觀活化能Ea，發(fā)現(xiàn)微波燒結(jié)中Ea僅為170kj/mol，而在常規(guī)電阻加熱燒結(jié)中Ea=575kj/mol，由此可推測微波促進(jìn)了原子的擴(kuò)散。M.A.Janny等進(jìn)一步用18O示蹤法測量了Al2O3單晶的擴(kuò)散過程，也證明微波加熱條件下擴(kuò)散系數(shù)高于常規(guī)加熱時(shí)的擴(kuò)散系數(shù)。S.A.Freeman等的實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，微波場具有增強(qiáng)離子電導(dǎo)的效應(yīng)。認(rèn)為高頻電場能促進(jìn)晶粒表層帶電空位的遷移，從而使晶粒產(chǎn)生類似于擴(kuò)散蠕動(dòng)的塑性變形，從而促進(jìn)了燒結(jié)的進(jìn)行。 

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