微波高温烧结，工业微波怎么做？
微波烧结
则是利用微波具有的特殊波段与材料的基本细微结构耦合而产生热量，材料的
介质损耗
使其材料整体加热至
烧结温度
而实现致密化的方法。
微波烧结是一种材料烧结工艺的新方法，它具有升温速度快、能源利用率高、加热效率高和安全卫生无污染等特点，并能提高产品的均匀性和成品率，改善被烧结材料的
微观结构
和性能，已经成为材料烧结领域里新的研究热点。
微波烧结是利用
微波加热
来对材料进行烧结。它同传统的加热方式不同。传统的加热是依靠发热体将热能通过对流、传导或辐射方式传递至被加热物而使其达到某一温度，热量从外向内传递，烧结时间长，也很难得到细晶。
1.1
材料中的电磁
能量耗散
材料对微波的吸收是通过与微波电场或磁场耦合，将微波能转化热能来实现的。
黄向东
等利用
麦克斯韦
电磁理论
，分析了微波与物质的相互作用机理，指出介质对微波的吸收源于介质对微波的
电导
损耗和极化损耗，且高温下电导损耗将占主要地位。在
导电材料
中，电磁能量损耗以电导损耗为主。而在
介电材料
（如陶瓷）中，由于大量的空间电荷能形成的
电偶极子
产生取向极化，且相界面堆积的电荷产生界面极化，在交变电场中，其极化响应会明显落后于迅速变化的外电场，导致极化
弛豫
。此过程中
微观粒子
之间的能量交换，在宏观上就表现为能量损耗。
1.2
微波促进材料烧结的机制
研究结果表明，微波辐射会促进致密化，促进晶粒生长，加快化学反应等效应。因为在烧结中，微波不仅仅只是作为一种加热能源，微波烧结本身也是一种
活化烧结
过程。M.A.Janny等首先对微波促进结构的现象进行了分析，测定了高纯
Al2O3
烧结过程中的
表观活化能
Ea，发现微波烧结中Ea仅为170kj/mol，而在常规电阻加热烧结中Ea=575kj/mol，由此可推测微波促进了原子的扩散。M.A.Janny等进一步用18O示踪法测量了Al2O3单晶的扩散过程，也证明微波加热条件下
扩散系数
高于常规加热时的扩散系数。S.A.Freeman等的实验结果表明，微波场具有增强离子电导的效应。认为高频
电场能
促进晶粒表层带电空位的迁移，从而使晶粒产生类似于扩散蠕动的
塑性变形
，从而促进了烧结的进行。
Birnboin等分析了微波场在2个相互接触的介电球颗粒间的分布，发现在烧结颈形成区域，电场被聚焦，颈区域内电
场强
度大约是所加外场的10倍，而颈区空隙中的场强则是外场的约30倍。并且，在外场与两颗粒中心连线间0°～80°的夹角范围内，都发现电场沿平行于连线方向极化，从而促使传质过程以极快的速度进行。另外，烧结颈区受高度聚焦的电场的作用还可能使局部区域电离，进一步加速传质过程。这种电离对
共价化合物
中产生加速传质尤为重要。上述研究结果表明，局部区域电离引起的加速度传质过程是微波促进烧结的根本原因。
2.1
微波与材料直接耦合，导致整体加热
由于微波的体积加热，得以实现材料中大区域的零梯度均匀加热，使材料内部
热应力
减少，从而减少开裂、变形倾向。同时由于微波能被材料直接吸收而
转化为热能，所以，能量利用率极高，比常规烧结节能80%左右。
2.2
微波烧结升温速度快，烧结时间短
某些材料在温度高于
临界温度
后，其
损耗因子
迅速增大，导致升温极快。另外，微波的存在降低了活化能，加快了材料的烧结进程，缩短了烧结时间。短时间烧结晶粒不易长大，易得到均匀的细晶粒显微结构，内部孔隙少，空隙形状比传统烧结的圆，因而具有更好的
延展性
和韧性。同时，烧结温度亦有不同程度的降低。
2.3
微波可对物相进行选择性加热，
由于不同的材料、不同的物相对微波的吸收存在差异，因此，可以通过选择性和加热或选择性化学反应获得新材料和新结构。还可以通过添加吸波物相来控制加热区域，也可利用强吸收材料来预热微波
透明材料
，利用混合加热烧结低损耗材料。此外，微波烧结易于控制、安全、无污染。
微波烧结炉的介绍
微波义齿烧结炉主要由炉体、机柜、保温系统、控制系统，微波源系统、测量元件、冷却水系统组成磁控管采用连续波工业级水冷微波源，功率无极连续可调，以保证功率调节时变化平稳；为保证磁控管的平稳运行，在保护性程序设计时，具有磁控管的超温保护、过流保护、欠流保护的功能。微波泄露的屏蔽技术：安全可靠的微波屏蔽设计，多重防泄漏保护是多年的技术积累，保证设备使用的安全。已获得两项专利，并应用于各种设备中；其效果可以保证微波泄漏强度小于1000μW/cm2，远严于国家标准小于5000μW/cm2的要求。微波义齿烧结炉(氧化锆烧结炉)可广泛应用于义齿加工厂完成二氧化锆牙冠的结晶烧结，高校、科研院所、陶瓷结构件加工、工矿企业做高温烧结与金属粉末打印烧结。微波义齿烧结炉
微波烧结的设备与工艺的发展情况是怎样的?
微波烧结的设备对微波烧结技能的开展起着至关主要的效果。H.D.Kimmery等于1988年设计了频率为28Hz的微波延续烧结系统，其场强散布不平均性小于4%；别的，他们针对频率为2.45GHz的微波延续烧结系统，设计了形式搅拌器以进步场散布的平均性。中国科学院沈阳金属研讨所和七七二厂设计的集聚天线鼓励介质多模谐振方案，采用将微波能平均束在烧结区的办法，获得了明显结果。近年来，中科院沈阳金属地点国度新技能“863方案”的赞助下，已研制出多台MFM-863系列的微波烧结设备，其首要功能目标为：电源，380V，50Hz；功率，0.5～10kW延续可调；任务频率， 2.45GHz；任务温度：大于1800℃；烧结区尺寸，120mm*120mm；均匀时耗，0.5～2h/炉。
在工艺方面，H.D.Kimmery等提出了惯例辐射或传导加热与微波直接加热相连系夹杂加热法。H.D.Kimmery在烧结ZrO2（摩尔数分数为8%的Y2O3）时，采用SiC棒作为感热器进行夹杂加热，消弭了ZrO2热掉控。
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为什么微波会被金属和导体反射呢？
(1)炉腔。炉腔是一个微波谐振腔，是把微波能变为热能对食品进行加热的空间。为了使炉腔内的食物均匀加热，微波炉炉腔内设有专门的装置。最初生产的微波炉是在炉腔顶部装有金属扇页，即微波搅拌器，以干扰微波在炉腔中的传播，从而使食物加热更加均匀。目前，则是在微波炉的炉腔底部装一只由微型电机带动的玻璃转盘，把被加热食品放在转盘上与转盘一起绕电机轴旋转，使其与炉内的高频电磁场作相对运动，来达到炉内食品均匀加热的目的。国内独创的自动升降型转盘，使得加热更均匀，烹饪效果更理想。 平板式炉腔通过腔内壁对微波反射达到均匀加热的目的。
(2) 炉门：炉门是食品的进出口，也是微波炉炉腔的重要组成部分。对它要求很高，绝对不能让微波泄漏出来。炉门由金属框架和玻璃观察窗组成。观察窗的玻璃夹层中有一层金属微孔网，既可透过它看到食品，又可防止微波泄漏。由于玻璃夹层中的金属网的网孔大小是经过精密计算的，所以完全可以阻挡微波的穿透。钛膜也多作为微波炉炉门的材料。
为了防止微波的泄漏，微波炉的开关系统由多重安全联锁微动开关装置组成。炉门没有关好，就不能使微波炉工作，微波炉不工作，也就谈不上有微波泄漏的问题了。
为了防止在微波炉炉门关上后微波从炉门与腔体之间的缝隙中泄漏出来，在微波炉的炉门四周安有抗流槽结构，或装有能吸收微波的材料，如由硅橡胶做的门封条，能将可能泄漏的少量微波吸收掉。抗流槽是在门内设置的一条异型槽结构，它具有引导微波反转相位的作用。在抗流槽入口处，微波会被它逆向的反射波抵销，这样微波就不会泄漏了。
由于门封条容易破损或老化而造成防泄作用降低，因此现在大多数微波炉均采用抗流槽结构来防止微波泄漏，很少采用硅橡胶门封条。抗流槽结构是从微波辐射的原理上得到的防止微波泄漏的稳定可靠的方法。广东格兰仕企业（集团）公司生产的格兰仕微波炉所采用的就是国际上最先进的抗流槽结构和生产工艺，加上其开发研制的多重防微波泄漏技术，使微波泄漏控制技术达到国际先进水平。广东美的集团生产的美的微波炉采用三层钛膜镜面，不但达到了有效防微波泄露的目的，而且使微波炉外表更显美观。
(3) 电气电路：电气电路分高压电路、控制电路和低压电路三部分。
(a) 高压电路：高压变压器次级绕组之后的电路为高压电路，主要包括磁控管、高压电容器、高压变压器、高压二极管。
(b) 磁控管：磁控管是微波炉的心脏，微波能就是由它产生并发射出来的。磁控管工作时需要很高的脉动直流阳极电压和约3～4V的阴极电压。由高压变压器及高压电容器、高压二极管构成的倍压整流电路为磁控管提供了满足上述要求的工作电压。
(c) 低压电路：高压变压器初级绕组之前至微波炉电源入口之间的电路为低压电路，也包括了控制电路。主要包括保险管、热断路器保护开关、联锁微动开关、照明灯、定时器及功率分配器开关、转盘电机、风扇电机等。
(4) 定时器。微波炉一般有两种定时方式，即机械式定时和计算机定时。基本功能是选择设定工作时间，设定时间过后，定时器自动切断微波炉主电路。
(5) 功率分配器。功率分配器用来调节磁控管的平均工作时间（即磁控管断续工作时，工作、停止时间的比例），从而达到调节微波炉平均输出功率的目的。机械控制式一般有3～6个刻度文件位，而计算机控制式微波炉可有10个调整档位。
(6) 联锁微动开关。联锁微动开关是微波炉的一组重要安全装置。它有多重联锁作用，均通过炉门的开门按键或炉门把手上的开门按键加以控制。当炉门未关闭好或炉门打开时，断开电路，使微波炉停止工作。
(7) 热断路器。热断路器是用来监控磁控管或炉腔工作温度的组件。当工作温度超过某一限值时，热断路器会立即切断电源，使微波炉停止工作。
【微波加热原理】
微波加热的原理简单说来是：当微波辐射到食品上时，食品中总是含有一定量的水分，而水是由极性分子（分子的正负电荷中心，即使在外电场不存在时也是不重合的）组成的，这种极性分子的取向将随微波场而变动。由于食品中水的极性分子的这种运动。以及相邻分子间的相互作用，产生了类似摩擦的现象，使水温升高，因此，食品的温度也就上升了。用微波加热的食品，因其内部也同时被加热，使整个物体受热均匀，升温速度也快。
发明与发现
使用微波来烹饪食物的方法是首先由Percy Spencer想到的，Percy Spencer过去为Raytheon公司建造雷达设备的磁电管。一天他在一个启动的雷达设备上工作时，突然发觉自己放在口袋里的巧克力融化了。经Percy Spencer的思索和研究，发现他的巧克力是被微波所溶化。
微波烧结的技术特点
2.1 微波与材料直接耦合，导致整体加热由于微波的体积加热，得以实现材料中大区域的零梯度均匀加热，使材料内部热应力减少，从而减少开裂、变形倾向。同时由于微波能被材料直接吸收而 转化为热能，所以，能量利用率极高，比常规烧结节能80%左右。2.2 微波烧结升温速度快，烧结时间短某些材料在温度高于临界温度后，其损耗因子迅速增大，导致升温极快。另外，微波的存在降低了活化能，加快了材料的烧结进程，缩短了烧结时间。短时间烧结晶粒不易长大，易得到均匀的细晶粒显微结构，内部孔隙少，空隙形状比传统烧结的圆，因而具有更好的延展性和韧性。同时，烧结温度亦有不同程度的降低。2.3 微波可对物相进行选择性加热，由于不同的材料、不同的物相对微波的吸收存在差异，因此，可以通过选择性和加热或选择性化学反应获得新材料和新结构。还可以通过添加吸波物相来控制加热区域，也可利用强吸收材料来预热微波透明材料，利用混合加热烧结低损耗材料。此外，微波烧结易于控制、安全、无污染。
微波烧结炉的概述
微波烧结炉包括实验型微波烧结炉和生产型微波烧结炉，HAMiLab-V系列是微波高温烧结实验工作站，其严谨及精密的设计凸显了技术的先进性。4个子系统的组合，实现了材料或化工样品烧结程序的自动化。作为目前全球唯一标准化的高温、高功率实验平台，HAMiLab-V是由双层水冷、真空密封的不锈钢加热腔体组成，该腔体与真空、气氛控制系统相连，为样品烧结提供精确可控气氛，并通过高精度连续可调、功率高达6千瓦的微波源直接进行能量转换，将微波能输送到样品中，将样品快速加热至HAMiLab-V采用的先进保温材料之最高耐受温度
微波高温烧结，工业微波怎么做？
微波烧结则是利用微波具有的特殊波段与材料的基本细微结构耦合而产生热量，材料的介质损耗使其材料整体加热至烧结温度而实现致密化的方法。
微波烧结是一种材料烧结工艺的新方法，它具有升温速度快、能源利用率高、加热效率高和安全卫生无污染等特点，并能提高产品的均匀性和成品率，改善被烧结材料的微观结构和性能，已经成为材料烧结领域里新的研究热点。
微波烧结是利用微波加热来对材料进行烧结。它同传统的加热方式不同。传统的加热是依靠发热体将热能通过对流、传导或辐射方式传递至被加热物而使其达到某一温度，热量从外向内传递，烧结时间长，也很难得到细晶。
1.1 材料中的电磁能量耗散
材料对微波的吸收是通过与微波电场或磁场耦合，将微波能转化热能来实现的。黄向东等利用麦克斯韦电磁理论，分析了微波与物质的相互作用机理，指出介质对微波的吸收源于介质对微波的电导损耗和极化损耗，且高温下电导损耗将占主要地位。在导电材料中，电磁能量损耗以电导损耗为主。而在介电材料（如陶瓷）中，由于大量的空间电荷能形成的电偶极子产生取向极化，且相界面堆积的电荷产生界面极化，在交变电场中，其极化响应会明显落后于迅速变化的外电场，导致极化弛豫。此过程中微观粒子之间的能量交换，在宏观上就表现为能量损耗。
1.2 微波促进材料烧结的机制
研究结果表明，微波辐射会促进致密化，促进晶粒生长，加快化学反应等效应。因为在烧结中，微波不仅仅只是作为一种加热能源，微波烧结本身也是一种活化烧结过程。M.A.Janny等首先对微波促进结构的现象进行了分析，测定了高纯Al2O3烧结过程中的表观活化能Ea，发现微波烧结中Ea仅为170kj/mol，而在常规电阻加热烧结中Ea=575kj/mol，由此可推测微波促进了原子的扩散。M.A.Janny等进一步用18O示踪法测量了Al2O3单晶的扩散过程，也证明微波加热条件下扩散系数高于常规加热时的扩散系数。S.A.Freeman等的实验结果表明，微波场具有增强离子电导的效应。认为高频电场能促进晶粒表层带电空位的迁移，从而使晶粒产生类似于扩散蠕动的塑性变形，从而促进了烧结的进行。
Birnboin等分析了微波场在2个相互接触的介电球颗粒间的分布，发现在烧结颈形成区域，电场被聚焦，颈区域内电场强度大约是所加外场的10倍，而颈区空隙中的场强则是外场的约30倍。并且，在外场与两颗粒中心连线间0°～80°的夹角范围内，都发现电场沿平行于连线方向极化，从而促使传质过程以极快的速度进行。另外，烧结颈区受高度聚焦的电场的作用还可能使局部区域电离，进一步加速传质过程。这种电离对共价化合物中产生加速传质尤为重要。上述研究结果表明，局部区域电离引起的加速度传质过程是微波促进烧结的根本原因。
2.1 微波与材料直接耦合，导致整体加热
由于微波的体积加热，得以实现材料中大区域的零梯度均匀加热，使材料内部热应力减少，从而减少开裂、变形倾向。同时由于微波能被材料直接吸收而 转化为热能，所以，能量利用率极高，比常规烧结节能80%左右。
2.2 微波烧结升温速度快，烧结时间短
某些材料在温度高于临界温度后，其损耗因子迅速增大，导致升温极快。另外，微波的存在降低了活化能，加快了材料的烧结进程，缩短了烧结时间。短时间烧结晶粒不易长大，易得到均匀的细晶粒显微结构，内部孔隙少，空隙形状比传统烧结的圆，因而具有更好的延展性和韧性。同时，烧结温度亦有不同程度的降低。
2.3 微波可对物相进行选择性加热，
由于不同的材料、不同的物相对微波的吸收存在差异，因此，可以通过选择性和加热或选择性化学反应获得新材料和新结构。还可以通过添加吸波物相来控制加热区域，也可利用强吸收材料来预热微波透明材料，利用混合加热烧结低损耗材料。此外，微波烧结易于控制、安全、无污染。
