陶瓷非常规烧结新技术--微波烧结工艺 2024-07-31 23:40:03 -陶瓷原料的加工过程决定了陶瓷的最终的微观结构和性能,先进陶瓷通常是利用加工好的粉体,通过高温工艺进行致密化,传统的加工工艺包括热等静压、模铸和传统窑炉烧结等。与金属和聚合物相比,由于陶瓷需要很高的加工温度,且烧结时间长,因此这些工艺往往会消耗大量能源,并给制造商带来很高的生产成本。因此,为了减少能源消耗,科学家开发出了很多非常规烧结新技术,今天我们介绍的微波烧结技术就是其中的典型代表。微波烧结技术不仅能保持甚至能改善所得陶瓷材料的特性,这项新颖创新的技术旨在帮助生产企业降低生产成本,同时减少对环境的影响。像氧化锆(Y-TZP),氧化铝,碳化硅这类陶瓷粉体,为了使材料完全致密化,需要高温工艺来烧结。一般认为的烧结机理是在低于材料熔点的温度下,将粉末压制成的“生坯”成型体置于高温中时,传质机理的热活化,从而获得具有与理论上完全致密且耐久的物体。已知的烧结过程分为两个主要阶段:致密化和晶粒长大。优化烧结机制的主要目的是获得接近理论值的相对密度,同时保持受控但有限的晶粒生长,并且通过减少烧结时间来降低能耗。微波烧结可以利用电磁辐射提供足够高的温度以使材料完全致密化,从而减少处理时间和能耗。自1960年以来,微波一直用于加热目的,尤其是用于食品。在工业上,微波能的使用也变得越来越重要,如,目前微波能已用于木材干燥,树脂固化和聚合物合成中。微波加热的应用现已扩展到材料科学,除了用于粉末合成外,还被应用于瓷坯干燥,粉末煅烧和微波等离子体分解气体等。在过去的25年中,对微波引起的介电加热的研究最早开始于化学合成和材料加工领域,例如超导体的反应烧结、磁阻、纳米材料的生产、玻璃相的形成、沸石的水热生成还包括陶瓷烧结等。微波烧结是一种相对较新的陶瓷加工技术,由于涉及的传热机制与传统的烧结方法有很大的不同,因此,微波烧结被归类为非常规烧结技术。非常规烧结技术最重要的优点就是较低的能量消耗和生产成本,减少了处理时间,较高的加热速率,并且,在某些情况下,甚至能改善烧结体的物理性能。首次微波能烧结研究是在一种黑色陶瓷(基于碳化钨的化合物)上进行的。利用常规方法烧结这些材料有两个主要问题,需要极高的温度(一般要> 1500°C)和长时间保温,这会导致烧结体晶粒粗化。1991年,J.P.Cheng首次展示了可以通过微波加热技术烧结WC/Co体系。在他的工作中,研究了一种钴百分含量为6-12 mol的市售碳化钨粉末,与传统方法相比,通过1250至1320°C的烧结温度和仅10-30分钟的保温时间,就能使制品的机械性能得到显著改善,相对密度值接近理论值,且可观察到精细而均匀的微观结构,而不需要使用晶粒长大抑制剂,同时,材料表现出更高的抗腐蚀和抗腐蚀能力。用微波窑炉在1700°C下烧结的MgO掺杂氧化铝陶瓷,能够获得理论值99.9%的相对密度和平均1.9μm的晶粒尺寸。微波烧结后,在1400°C的温度下处理100分钟,就能够使晶粒尺寸为5至50μm的α-氧化铝实现99%的致密化。此外,还可以通过微波工艺在较低的烧结温度和较短的时间获得透明的氧化铝陶瓷。纳米氧化钇稳定的氧化锆(YSZ)通过微波烧结进行处理,可以提高微观结构和机械性能。通过电辅助加热的应用,在低于常规烧结200℃的温度下,即可获得密度接近理论值的烧结材料。在过去的五年中,微波烧结的研究还集中在陶瓷复合材料的加工上,以改善其功能和结构性能,并将其应用扩展到几个工业领域。而且,当前微波窑炉的设计和优化也已经是重要的研究课题。当前,各机构都在探索和研究创新的烧结方法,以减少能耗和生产成本,以及通过优化烧结机制以改善烧结材料的微观结构和机械性能。微波在材料加工中的潜力已在几十年前被发现,但是,由于对微波能量的了解有限,目前仍主要限用于少数几种材料,此外,微波在通信领域的巨大成功也使它在其他领域的应用黯然失色。在过去的65年中,材料的微波处理由于其相对于常规技术的潜在优势而受到人们的关注,总体而言,微波用于结构陶瓷材料的烧结是非常好的选择。-ABOUT 关于我们 ■ 德化陶瓷产业创新发展研究院 赞 (0) 相关推荐 SiC晶须强化Si3N4复合材料/ZrN-ZrB纳米复合材料/SiC增强Si3N4基复合材料/多孔BNNTs-SiO2-Si3N4复合陶瓷材料 对于结构陶瓷裂纹治愈现象的研究过去十几年一直是个热门课题.研究发现Si3N4.Al2O3.SiC和莫来石等都具有一定程度的裂纹治愈能力.治愈原因主要为氧化反应导致的填充愈合,如碳化硅氧化生成SiO2实 ... 盘点不同材料陶瓷球及其工艺:氮化硅、氧化锆、碳化硅、氧化铝! 系列回顾: ●高端陶瓷球常见材料.特性.精度等级.国际产业现状大梳理! ●高端陶瓷球3大生产工艺详细解读! 1 氮化硅陶瓷球 图1 氮化硅生产工艺流程图 (1)粉体制备 氮化硅粉体的合成方法主要有硅粉 ... 深圳陶瓷先进技术工程实验室 一. 实验室概况 "深圳陶瓷先进技术工程实验室"于2012年开始建设.组建目的主要为在若干先进陶瓷制备技术上取得突破,建立先进陶瓷材料及应用工程化平台,推动先进陶瓷材料在航空航天. ... 放电等离子烧结(SPS)的应用 皓越电炉2021-02-02 13:00:56 放电等离子烧结(Spark Plasma Sintering)即SPS,是将金属.陶瓷等粉末装入模具内,利用上.下模冲及通电电极将特定烧结电源和压制压力 ... 碳化硅陶瓷七大烧结工艺 碳化硅陶瓷材料具有高温力学强度大.硬度高.抗氧化性能强.抗辐射性能好.耐磨性好.热稳定性佳.热膨胀系数小.耐化学腐蚀性好等优异特性,在工业机械.国防军工.半导体.环保.核能等诸多领域具有广泛应用前景. ... 利用铝灰制备Sialon材料的研究 近年来,我国铝工业迅猛发展,产量持续增长,已成为世界主要的铝生产国.原铝冶炼及铝合金的生产.回收过程会产生大量的铝灰.废铝灰的堆积或填埋,不仅污染环境,也是一种资源的浪费.因此,加强对铝灰的再利用已势 ... 佛山陶瓷3D打印新技术,光垒大尺寸DLP 3D打印陶瓷的热潮,开始逐渐到来了吗?南极熊发现其技术和应用都开始取得突破. △3D打印蜂窝陶瓷薄片 陶瓷并不陌生,是一个古老而又年轻的话题,从我们熟知的秦砖汉瓦.唐三彩.宋瓷.清瓷等等,无不显示了古 ... 【微波烧结】先进陶瓷新一代烧结技术的5大认知 微波烧结作为一种材料烧结工艺被誉为"新一代烧结技术".材料的微波烧结始于20世纪60年代中期,Levinson和Tinga首先提出陶瓷材料的微波烧结,随着微波原理及其与材料相互作用 ... 技术突破!在电路板上直接冷烧结陶瓷卫星导航天线 电子万花筒平台核心服务 电子元器件:价格比您现有供应商最少降低10% 射频微波天线新产品新技术发布平台:让更多优秀的国产射频微波产品得到最好的宣传!发布产品欢迎联系管理,专刊发布!强力曝光! 01 研 ... 北京科技大学吕昭平团队:又一突破!开发具有高韧性、易烧结的高熵陶瓷! 原创 材料学网 材料学网 今天 导读:高熵陶瓷由于具有巨大的成分空间.独特的微观结构和良好的性能而倍受关注.与现有高熵陶瓷研究主要集中在以单个阴离子和多个阳离子组成的混合结构不同,本文报道了一系列具有 ... 新技术:水基粘结剂金属/陶瓷3D打印,无需脱脂 南极熊导读:凭借着低成本.批量化制造生产零件的优势,粘结剂金属3D打印技术越来越火.特别是在Desktop Metal.通用GE.惠普HP.Exone.Markforged.Voxeljet等大型厂商 ... 微波介质陶瓷元器件竞争格局、重点企业及进入壁垒(附报告目录) 微波介质陶瓷元器件竞争格局、重点企业及进入壁垒(附报告目录) 详细科普:这5种高速烧结3D打印新技术,剑指塑料件批量化生产,垂涎注塑市场 南极熊导读:聚合物塑料类的制造,例如注塑,市场量级达万亿美元,是个庞大的蛋糕.如果3D打印技术可以切下其中一部分,那也是前景广阔. 南极熊观察到,传统的SLS激光烧结技术,从单个激光,到2个或4个激光 ... 新技术:3D打印个性化陶瓷骨植入物 2020年11月20日,南极熊获悉,Skolovo科学技术学院(Skoltech)的科学家们开发了一种3D打印个性化陶瓷骨植入物的新方法. △植入物是多孔结构,可以调整以适应个别患者的需求,图片来自S ... 新技术:多材料SLS激光烧结3D打印 南极熊导读:选择性激光烧结(SLS)3D打印技术获得重大突破(文末可下载资料)!不过打印速度可能会很慢,影响实用性. 选择性激光烧结(SLS)是最广泛使用的3D打印制造工艺之一,它使用激光从微米级的材 ...