Al_2O_3陶瓷的微波烧结均匀场条件研究
2015-8-22 10:52:14
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6,年代末期,加拿大的化丁等人开始探索采用微波高温烧结陶瓷的可能性并获得成功1.8,年代以来,出现微波烧结技术研究热潮,其中,中国的研究进 展较引人注目。主要有我院与武汉工业大学材料复合新技术国家重点实验室关于精细陶瓷材料的微波烧结技术关于连续化微波烧结实用系统研究中科院金属研究所与 南京电子管厂的加压微波烧结系统研究,中科院电子所上海硅酸盐研究所等单位的小型化实验系统研究等研究明,微波烧结均匀场条件是实现精细陶瓷材料烧结的基 础研究课之。美国橡树林实验室曾发过12,3,等精细陶瓷不易实现微波烧结的报导3.程吉平认为微波场的相对不均匀性应不大于2,但他建立的模铟太理想 化。尚不其它关于该课研究的深入报导。作者提出过个分区均匀填充轴对称模型,得到与实际温度场分布较好吻合的结果,但是该模型中的材料电参数与温度无关, 需要进步改进31.本文拟在文献3的基础上,考虑材料电参数随温度的变化,建立个新的分区均匀填充轴对称摄动模型,进而针对1203陶瓷的参数较精细地研 究该树料的微波烧结均匀场条件。

  1分区均匀填充轴对称摄动模型及其解分区均匀填充轴对称摄动模型可以用下式描述国家863计划资助项目 863715240201收稿日期20000320傅文斌男54岁教授数量级,我们重新建立材料电参数的温度变化模型如下,=2是微波能热源,可为借助于 摄动方法可得式1的解为= 1产上制,咖+,21203陶瓷材料的均匀场条件2.1数字计算结果精细陶瓷材料1203是对微波烧结场的均匀性要求较苛刻的材料之。实验明,六103陶 瓷树料试样内部温差最大不超过10丈时才能得到合格的烧结制品。因此,我们可以运用所建立的上述模型来较精细地研究它所要求的均匀场条件。

 试样的导热率=广=,=0.1;代人述各参数,经计算机处理,在1500,〃=,4171时,满足温差条件,此时微波场的均匀度为9也就是说六12,3 的直径为08,时,在15,下可以烧结出合格样品。1为六203陶瓷试样的温度场分布,中0.,4出对应的曲线为1203样品区的温度场分布,2,4,1 对应的曲线为绝热保温材料区2.2导热率密度和比热对均匀场条件的影响为了进步研究陶瓷材料参量对均匀场条件行比较研究。

  此时导热率增加,代入参数,利用计算机求解,此时微波场的均匀度降低到9可以忽略不计;对于比热,在比热增加,的情况下,微波场的均匀度变化也很小,亦可忽略不计。

 以上结果明材料的导热率对均匀场条件有较大的影响,导热率大,传热迅速,有利于材料2.3保温材料对均匀场条件的影响以往,人们对烧结保温材料的研究主 要集中在保温材料的保温性能,耐击穿温度等方面,对捡料的介质损耗因子等参量没有提供更多的数据。在我们测得的高铝陶瓷纤维的相关参量的基础,设各参量不 变的情况下只有导热率变为免=0.05,代入摄动方程,均匀场条件有较大的改善,此时材料的均匀度变化为88.7;而树料的其他参虽的变化对均匀场条件的 改善贡献很小。这明,保温绝热材料的各参数也影响均匀场条件,只足导热率对均匀场的影响更为显著。

  3讨论陶瓷材料的均匀场条件提供了理论基础。对于材料的不同参铽,其升温规律不同,在满足精细陶瓷料温差条件的前提下,可实现微波烧结的烧结半径不同从而均匀场条件也不同,不能用个简单的百分比概括。

  对2,3材料的研究明,分,改变它的各个参量对均匀场条件产生不同的影响。材料的导执率影。响较大,其它参数的影响较小。

  由于各参量是随温度变化的,使介质中的场强振幅也是时变的,加上材料的反应热相变执等因素,因此该模型还需今后作进步地改进。

  2程吉平。陶瓷材料微波烧结技术的研究博士论文。武汉武汉工业大学,99 3傅文斌。微波烧结技术中的个热过程数学模型。空军雷达学院学报,1997,18,12

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