电磁场作用下氧化铝烧结行为的热力学与动力学研究
作者单位：广东工业大学机电工程学院 国立高等矿业学院-国家科研中心CNRS 宾夕法尼亚州立大学
会议名称：《第十九届全国高技术陶瓷学术年会》
会议日期：2016年
学科分类：081702[工学-化学工艺] 08[工学] 0817[工学-化学工程与技术]
摘 要：以微波烧结为代表的外场辅助加热技术,因其快速高效、节能环保以及改善材料结构、提高材料性能等一系列优点,被工业界视为一项具有巨大发展潜力和应用前景的粉末冶金工艺。然而,电磁场对烧结过程的作用机制,尚存较大争议。本研究的目的,便是以α-氧化铝为模型材料,通过热力学与致密化动力学联合研究,系统深入地探讨固相烧结过程中电磁场对材料致密化和晶粒生长的作用机制。通过对2.45 GHz微波多模烧结系统和保温系统的功能及结构优化,电磁场加热过程精确可控,这使得微波烧结与传统烧结过程能够实现全程精确对比。通过改变MgO掺杂浓度和氧化铝粉体的比表面积,发现:电磁场对致密化过程的促进作用会因氧化镁掺杂的存在或氧化铝晶界浓度的增大而提高。结合烧结活化能的计算以及致密化动力学因子分析,这一过程应得益于电磁场对晶界扩散的促进作用,即微波非热效应。此外,在显微结构方面,晶粒生长延迟现象被归因于微波电磁场引起的细孔隙保持,而非电场焦耳效应在晶界处造成的局部高温。