微波加熱原理：

　　微波燒結(jié)是利用微波加熱來(lái)對(duì)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(guò)對(duì)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(zhǎng)，也很難得到細(xì)晶。

　　1、材料中的電磁能量耗散

　　材料對(duì)微波的吸收是通過(guò)與微波電場(chǎng)或磁場(chǎng)耦合，將微波能轉(zhuǎn)化熱能來(lái)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(duì)微波的吸收源于介質(zhì)對(duì)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(chǎng)中，其極化響應(yīng)會(huì)明顯落后于迅速變化的外電場(chǎng)，導(dǎo)***化弛豫。此過(guò)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。

　　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(huì)促進(jìn)致密化，促進(jìn)晶粒生長(zhǎng)，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(guò)程。M.A.Janny等首先對(duì)微波促進(jìn)結(jié)構(gòu)的現(xiàn)象進(jìn)行了分析，測(cè)定了高純Al2O3燒結(jié)過(guò)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(cè)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(cè)量了Al2O3單晶的擴(kuò)散過(guò)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(chǎng)具有增強(qiáng)離子電導(dǎo)的效應(yīng)。認(rèn)為高頻電場(chǎng)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。

　　Birnboin等分析了微波場(chǎng)在2個(gè)相互接觸的介電球顆粒間的分布，發(fā)現(xiàn)在燒結(jié)頸形成區(qū)域，電場(chǎng)被聚焦，頸區(qū)域內(nèi)電場(chǎng)強(qiáng)度大約是所加外場(chǎng)的10倍，而頸區(qū)空隙中的場(chǎng)強(qiáng)則是外場(chǎng)的約30倍。并且，在外場(chǎng)與兩顆粒中心連線間0°～80°的夾角范圍內(nèi)，都發(fā)現(xiàn)電場(chǎng)沿平行于連線方向極化，從而促使傳質(zhì)過(guò)程以極快的速度進(jìn)行。另外，燒結(jié)頸區(qū)受高度聚焦的電場(chǎng)的作用還可能使局部區(qū)域電離，進(jìn)一步加速傳質(zhì)過(guò)程。這種電離對(duì)共價(jià)化合物中產(chǎn)生加速傳質(zhì)尤為重要。上述研究結(jié)果表明，局部區(qū)域電離引起的加速度傳質(zhì)過(guò)程是微波促進(jìn)燒結(jié)的根本原因。

　　燒結(jié)爐的微波燒結(jié)技術(shù)的關(guān)鍵是微波加熱，其原理是物質(zhì)在微波作用下發(fā)生電子極化、原子極化、界面極化、偶極轉(zhuǎn)向極化等方式，將微波的電磁能轉(zhuǎn)化為熱能。

　　燒結(jié)爐的微波燒結(jié)的特點(diǎn)是：

　　1、可顯著降低燒結(jié)溫度，***大幅度可達(dá)500。C;

　　2、大幅降低能耗，節(jié)能高達(dá)7O一9O%;

　　3、縮短燒結(jié)時(shí)間，可達(dá)5O%以上;

　　4、顯著提高組織致密度、細(xì)化晶粒、改善材料性能;

　　5、工藝精確可控，產(chǎn)品一致性好，品質(zhì)穩(wěn)定。