微波燒結是一種快速制備高質量新型材料和使傳統材料具有新型性能的*。本文闡述了微波燒結的原理、特點以及微波燒結在陶瓷燒結行業的應用和展望

微波燒結的原理:微波燒結是利用微波電磁場中陶瓷材料的介質損耗使材料整體加熱至燒結溫度，實現燒結和致密化。與常規燒結相比，由于材料可內外均勻地整體吸收微波能并被加熱，使得處于微波場中的被燒結物料內部的熱梯度和熱流方向與常規燒結時*不同，不僅實現了快速均勻加熱，同時不會引起試樣開裂或在試樣內形成熱應力，使材料內部形成均勻的細晶結構和較高的致密性，改善了材料性能。由于材料內部不同組分對微波的吸收程度不同，因此可實現有選擇性燒結，從而制備出具有新型微觀結構和優良性能的材料。

微波燒結設備的5大特點:

①加熱迅速，燒結時間短。相對于傳統的輻射加熱，微波燒結過程致密化速度加快，材料內外同時均勻加熱,材料內部熱應力可以減少到最小。其次在微波電磁能作用下,材料內部分子或離子的動能增加,使燒結活化能降低,擴散系數提高, 從而極大程度的縮短了燒結時間，尤其是對一些陶瓷材料的燒結過程，從過去的幾天甚至幾周降低到用微波燒結的幾個小時甚至幾分鐘。

②改進陶瓷材料顯微結構和宏觀性能。由于微波燒結的速度快、時間短，從而避免了燒結過程中陶瓷材料晶粒的異常長大，最終可獲得具有高強度和韌性的超細晶粒結構材料。以非晶硅和碳混合料為原料,采用微波燒結法可以制備粒度為20～30nm的β-SiC粉末,而用普通方法時,制備的粉末粒度為50～450nm。

③高效節能，比常規燒結節能70%～90%。微波燒結溫度與常規燒結溫度相比，降溫幅度可達500℃左右，同時微波加熱的能量利用率可達80%以上，燒結時間短，因而可極大程度的降低能耗。

④安全無污染。微波燒結的快速燒結特點使得在燒結過程中作為燒結氣氛的氣體的使用量大大降低,這不僅降低了成本,也使燒結過程中廢氣、廢熱的排放量得到降低；由于微波熱源純凈，不會污染所燒結的材料，能夠方便地實現在真空和各種氣氛及壓力下的燒結，燒結過程中也不會象燒油、氣、煤等產生有害氣體污染環境。

⑤能實現選擇性燒結。對于多相混合材料,由于不同材料的介電損耗不同,產生的耗散功率不同,熱效應也不同,可以利用這點來對復合材料進行選擇性燒結,研究新的材料產品和獲得更佳材料性能。

微波燒結在陶瓷行業的應用:微波燒結設備可用于燒結各種高品質陶瓷、鈷酸鋰、氮化硅、碳化硅、氧化鋁、氮化鋁、氧化鋯、、鋁、鋅、高嶺土、硫酸鈷，草酸鈷、、磷石膏、石膏等；燒結電子陶瓷器件：PZT壓電陶瓷、壓敏電阻等。以下是部分物料的實驗數據。

1.氧化物陶瓷:國內外研究者至今幾乎對所有的氧化物陶瓷材料進行了微波燒結研究，采用微波燒結比常規燒結更容易制備出透明陶瓷，較為成功的有Al2O3、ZrO2、ZnO、MgO、SiO2及其復合材料等。微波燒結溫度場均勻、熱應力小，適宜于快速燒結，因而可使陶瓷材料晶粒細化 (見表1)，提高了材料顯微結構的均勻性。

2、非氧化物陶瓷:B4C、SiC、Si3N4、TiB2、AlN等是成功采用微波燒結的非氧化物陶瓷材料。以下是Ji-pingCheng等采用微波燒結AlN透明陶瓷，燒結溫度1850℃，保溫時間30min，可以得到透明度很高的燒結產品，與傳統燒結相比，大大地縮短了加熱時間.

從上述的實驗數據可以發現，微波燒結技術是一種極有價值和應用前景的燒結技術，微波燒結可以極大程度的提高陶瓷的品質，使微波燒結后的陶瓷透明度更高，韌性、強度更好。

微波燒結技術是一種極有價值和應用前景的燒結技術，目前已在微波燒結設備、燒結工藝及機理研究方面取得了矚目的成就。作為一種省時、節能、節省勞動力、無污染的技術,微波燒結能滿足當今節約能源,保護環境的要求,它所具有的活化燒結的特點有利于獲得優良的顯微組織,從而提高材料性能,微波與材料耦合的特點,決定了用微波可進行原則性加熱,從而能制得具有特殊組織結構的材料,如梯度功能材料。隨著微波燒結設備朝著更高功率密度、自動化、智能化方 向的發展,微波燒結技術必將成為應用前景的新一代燒結技術。

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