微波烧结技术研究现状

内目前仅有SYNOTHERM自2002年由归国博士彭虎等人组建了专家团队在国内融资成立了长沙隆泰微波，进行了较大的投入对材料微波工艺研究，实现了部分高温领域实验与产业化工业微波装备的研制实施和应用。国内其他从事微波产业化设备的机构与企业主要针对低温微波杀菌、硫化等食品、医药、木材等等行业。

微波加热自蔓延高温成则是微波应用的另一重要方面。1990年，美国佛吉尼亚州立大学的R.C.Dalton等首先提出微波加热在自蔓延高温合成中的应用，并用该技术合成了TiC等9种材料。接着，英、德、美的科学家相继用此法合成了YBCuO，Si3C4，Al2O3-TiC等材料。1996年，美国J.K.Bechtholt等对微波自蔓延高温合成中的点火过程进行了数值模拟分析，通过模拟准确计算了点火时间。1999年，美国S.Gedevabshvili和D.Agrawal等用该技术合成了Ti-Al，Cu-Zn-Al等几使种金属间化合物和合金。

美国宾夕法尼亚州州立大学的Rustum Roy，Dinesh Agrawal等用微波烧结制造出粉末冶金不锈钢、铜铁合金、钨铜合金及镍基高温合金。其中，Fe-Ni的断裂模量比常规烧结制备的大60%。另外，高磁场条件下的微波烧结能够制备长骨完全非晶态的磁性材料，将具有显著硬磁特性的材料（如NdFeB永磁体）变成软磁材料。

各种材料的介电损耗特性随频率、温度和杂质含量等的变化而变化，由于自动控制的需要，与此相关的数据库还需要建立。微波烧结的原理也需要进一步研究清楚。由于微波烧结炉对产品的选择性强，不同的产品需要的微波炉的参数有很大差异，因此，微波烧结炉（synotherm）的设备需要投资增大。今后微波烧结设备的方向是用模块化设计与计算机控制相结合。

微波烧结研究现状

纳米材料的研究一直是材料界的研究热点，虽然纳米粉末的制备不是很容易，但是比较起来，具有纳米晶粒的块体材料的制备更难，是困扰研究人员最大的问题之一。而微波烧结技术所具有的烧结温度低、时间短等特性为成功地制备具有纳米晶粒的块体材料提供了可能。

1、微波烧结纳米金属陶瓷的研究^[13]

陶瓷烧结过程中不可避免地伴有晶粒长大，所以如何控制纳米颗粒在烧结过程中的长大，使其保持原有特性是纳米块体陶瓷材料制备面临的一个难题，而微波烧结技术很好地克服了这一点。晋勇等^[14]，采用微波烧结新技术研究了纳米金属陶瓷材料的烧结工艺与性能。结果表明，微波烧结Al2O3 - TiC - Mo - Ni 纳米金属陶瓷在1 500 ℃保温10 min ，可达到99. 9 %的相对密度，使烧结温度降低，烧结时间大幅度缩短，且烧结前后晶粒粒径分别为35 mm 和55 mm ，变化很小。微波烧结金属陶瓷前后晶粒粒径变化很小，烧结体均匀、致密，这对于制备纳米材料提供了重要的工艺手段。

2、微波烧结在纳米牙科全瓷的研究

卢冬梅等^[15]采用微波技术研究了纳米牙科全瓷材料的烧结工艺与性能。结果表明，微波烧结高纯α-Al₂O₃ 全瓷在1 600 ℃的保温10 min ，可达到99. 0 %的相对密度;与传统烧结相比，其烧结温度降低，烧结时间大幅度缩短，烧结前后晶粒尺寸变化很小。与设计的助热保温结构相结合，可成功地对Al2O3 全瓷进行烧结，由此建立的加热系统加热效率高，结构简单，操作方便。微波烧结全瓷材料的晶粒度尺寸在烧结前后变化很小，烧结体均匀、致密，这为高性能牙科全瓷材料，特别是对纳米牙科陶瓷材料的研制提供了重要的工艺手段。

3、微波烧结在生物陶瓷的研究

羟基磷灰石是人体骨骼的无机矿物组成，与机体有良好的生物相容性，植入人体后能诱导周围骨组织的生长并逐步参与代谢，最终与人体骨形成紧密的化学结合，是良好的生物陶瓷材料。但HAP 材料的力学性能较差，限制了其在人体承重部位的应用。因此，增强HAP 材料的力学性能是生物材料领域研究的重点课题。吴娜等^[16] ，采用沉淀法合成羟基磷灰石粉体，将R₂O - Al₂O₃- B₂O₃- SiO₃体系玻璃粉按一定比例与HAP 粉混合，采用等静压成形及微波烧成两种成形方法对羟基磷灰石- 玻璃复合粉体成形，分别在1 150℃、1 200 ℃、1 250 ℃下微波烧结。实验表明，采用微波烧结有利于样品的快速致密化，用微波烧结的样品的收缩率明显比用普通烧结法在相同温度下烧结的样品收缩率小。微波烧结是有效的生物陶瓷材料的烧成方法，收缩率、密度和SEM观察结果表明，采用等静压成形和微波烧结HAP - G陶瓷可以实现快速烧结和致密化。

4、微波烧结在金属方面的研究

众所周知，金属是良导体，不能吸收微波，因此在微波炉中不能使用金属器皿进行加热，但是美国宾夕法尼亚大学材料研究实验室的科学家在《自然》杂志上称金属粉末是很好的微波吸收体，