微波與材料的交互作用形式有3 種,即穿透、反射和吸收。在這3 種作用形式中只有最后一種作用形式才能使材料發生介質損耗而將微波能量轉換為燒結樣品的熱能。材料與微波的作用形式與它在電場的介質特性有關。對于實際有損耗的介質來說,其介質常數具有復數形式,實數部分稱為介電常數,虛數部分稱為損耗因子。通常用損耗正切值(損耗因子與介電常數之比) 來表示材料與微波的耦合能力,損耗正切值越大,材料與微波的耦合能力就越強。對于大多數的氧化物陶瓷材料如SiO2 、Al2O3等,它們在室溫下對微波是透波的,幾乎不吸收微波能量,只有達到某一臨界溫度后,它們的損耗正切值才變得很大。對于這些材料的微波高溫爐中微波燒結,通常采用兩種方法來進行; 其一,加入一些微波吸收材料如SiC、Si3N4 等作為助燒劑,使它們在室溫時也有很強的微波耦合能力,達到快速燒結的效果。微波吸收材料的選擇不僅要起到輔助燒結的作用,還應起到改善燒結體性能的作用。這使得使用該方法時受到很大的限制。另一種辦法是采用常規微波馬弗爐燒結的方法使粉末生坯預熱到一定的溫度,此時材料已具有很強的微波吸收能力,然后再進行微波高溫爐加熱燒結。在燒結溫度不是很高的情況下,還可以采用二次加熱技術。國外的專利[19 ]還介紹了通過兩套加熱系統進行燒結的微波燒結爐子,其中的電阻加熱系統在室溫至臨界溫度以下可作為輔助加熱系統。但是這種設計使得整個微波燒結爐結構復雜,而且造價高昂。
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