專利名稱：陶瓷材料的微波—等離子分步燒結(jié)技術(shù)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及陶瓷材料的燒結(jié)技術(shù)，特別提供了一種陶瓷材料的微波---等離子體分步燒結(jié)技術(shù)。
微波燒結(jié)是通過介質(zhì)材料與電磁場的相互作用，在材料內(nèi)部把微波能轉(zhuǎn)變成熱能，而使材料得以快速加熱的一種燒結(jié)方法，單純的微波燒結(jié)，受燒結(jié)材料介電特性的影響，燒結(jié)材料的種類受到限制，對于介質(zhì)損耗小或低溫損耗大，高溫損耗小的材料，難以進行高溫燒結(jié)，而等離子燒結(jié)則是通過激發(fā)的等離子體從材料的外部對材料進行加熱、轟擊，使材料達到致密化的一種燒結(jié)方式，單純的等離子燒結(jié)，大體積的等離子源難于得到，且代價高昂，另外燒結(jié)件易于開裂，難以燒結(jié)大尺寸形狀復雜的陶瓷件。申請?zhí)枮?4110112.6的中國專利，公開了一種由微波加熱激發(fā)低溫等離子體的方法，可以提供廉價的大體積的等離子體，為等離子燒結(jié)提供了可能。
本發(fā)明的目的在于提供一種微波一等離子體分步燒結(jié)技術(shù)，其可實現(xiàn)陶瓷件的超高溫燒結(jié)，且產(chǎn)品質(zhì)量及成品率高，成本低。
本發(fā)明提供了一種陶瓷材料的微波---等離子分步燒結(jié)技術(shù)，首先將樣品放入帶介質(zhì)多模諧振器的微波加熱系統(tǒng)中，其特征在于先用微波將樣品均勻加熱至900～1800℃，并激勵中等離子體，激勵場強｜E｜在102V/cm～3×104V/cm，而后等離子繼續(xù)將樣品加熱至燒結(jié)溫度，保溫5～180分鐘。本發(fā)明實質(zhì)是中國專利94110112.6″微波加熱激發(fā)低溫等離子體方法″的一種應用，該方法把微波加熱和等離子激勵融合在一套微波爐中，成為本發(fā)明技術(shù)方案的思想基礎(chǔ)。本發(fā)明將微波燒結(jié)與等離子燒結(jié)巧妙的結(jié)合在一起，具有微波燒結(jié)與等離子體燒結(jié)的共同優(yōu)點，可廉價地高質(zhì)量，高成品率地進行陶瓷材料的超高溫燒結(jié)。為使等離子體更加均勻地，且由樣品外面向樣品內(nèi)轟擊樣品，需要抑制樣品上的局部放電，可采用下述具體措施①微能由介質(zhì)多模諧振器，側(cè)面饋入。以使產(chǎn)生的等離子體盡量的約束于介質(zhì)多模諧振器的內(nèi)部。
②介質(zhì)多模諧振器由介電常數(shù)較樣品大，損耗較樣品小的材料制做，且多模諧振器表面較樣品粗糙。以使等離子體產(chǎn)生于介質(zhì)多模諧振器內(nèi)壁上，抑制樣品上激發(fā)出等離子體。
③介質(zhì)多模諧振器不斷轉(zhuǎn)動，轉(zhuǎn)速1～10轉(zhuǎn)/分鐘。以使形成的等離子體更加均勻。
本發(fā)明特別適用于損耗較小，或低溫損耗大，高溫損耗小，且需高溫燒結(jié)的陶瓷件。下面結(jié)合附圖通過實施例詳述本發(fā)明。
附

圖1微波---等離子分步燒結(jié)裝置示意圖。
附圖2陶瓷旋流噴嘴及顯微結(jié)構(gòu)照片。
附圖3微波---等離子分步燒結(jié)與單純微波燒結(jié)對應的升溫曲線。
實施例旋流噴煉噴氧技術(shù)是鞍鋼承擔的″八·五″國家重大攻關(guān)項目。高溫燒結(jié)獲得均勻粗大片層狀晶粒結(jié)構(gòu)是保證噴嘴具備高溫耐磨和抗熱沖擊的前提。普通的窯爐燒結(jié)最高溫度一般低于1850℃，滿足不了這一前提。而Al2O3陶瓷介電損耗小，微波加熱至1800℃高溫也有相當困難，需設(shè)法強化高溫加熱能力，才有可能把微波燒結(jié)工藝應用到這種噴嘴的特殊研制和生產(chǎn)。為此采用了本發(fā)明微波---等離子分步燒結(jié)技術(shù)，裝置見附圖1所示，微波由側(cè)面饋入，介質(zhì)多模諧振器用空心球99Al2O3制作，升溫曲線見附圖4中A，單爐40件，微波加熱至1250℃，微發(fā)等離子體，最終燒結(jié)溫度1800～1820℃(相當于普通加熱1900-1950℃效果)，單爐時耗1.5小時，能耗15KW.h，成品率95％，燒結(jié)峻晶粒組織呈粗大片層狀(見附圖2)。經(jīng)實際使用考核，壽命達2個半月，焦煤置換比0.7～0.8；而用窯爐經(jīng)1750-1800℃燒結(jié)所得噴嘴，壽命僅半個月，焦/煤置換比0.6。
權(quán)利要求
1.一種陶瓷材料的微波---等離子分步燒結(jié)技術(shù)，其特征在于體分步燒結(jié)技術(shù)，首先將樣品放入帶介質(zhì)多模諧振器的微波加熱系統(tǒng)中，先用微波將樣品均勻加熱至900～1800℃，并激勵中等離子體，激勵場強｜E｜在102V/cm～3×104V/cm，而后等離子繼續(xù)將樣品加熱至燒結(jié)溫度，保溫5～180分鐘。
2.按權(quán)利要求1所述陶瓷材料的微波---等離子分步燒結(jié)技術(shù)，其特征在于微波由介質(zhì)多模諧振器的側(cè)面饋入。
3.按權(quán)利要求1所述陶瓷材料的微波---等離子體分步燒結(jié)技術(shù)，其特征在于所述介質(zhì)多模諧振器由介電常數(shù)較樣品大，損耗較樣品小的材料制做，且多模諧振器的表面較樣品粗糙。
4.按權(quán)利要求2，3所述陶瓷材料的微波---等離子分步燒結(jié)技術(shù)，其特征在于介質(zhì)多模諧振器不斷轉(zhuǎn)動，轉(zhuǎn)速1～10轉(zhuǎn)/分鐘。
全文摘要
一種陶瓷材料的微波——等離子分步燒結(jié)技術(shù),其特征在于:體分步燒結(jié)技術(shù),首先將樣品放入帶介質(zhì)多模諧振器的微波加熱系統(tǒng)中,先用微波將樣品均勻加熱至900～1800℃,并激勵中等離子體,激勵場強丨E丨在10
文檔編號H05H1/46GK1170332SQ9611543
公開日1998年1月14日 申請日期1996年7月5日 優(yōu)先權(quán)日1996年7月5日
發(fā)明者曹麗華, 楊永進, 張勁松 申請人:中國科學院金屬研究所