微波燒結(jié)Al2O3陶瓷過(guò)程中介電性能溫變規(guī)律的模擬研究.pdf

1、近年來(lái)，微波燒結(jié)作為一種新的結(jié)構(gòu)陶瓷燒結(jié)技術(shù)，被廣泛應(yīng)用。因其具有整體加熱，升溫速度快等優(yōu)點(diǎn)而成為陶瓷燒結(jié)領(lǐng)域研究的熱門技術(shù)之一。影響陶瓷微波燒結(jié)的最主要因素是材料受熱的均勻性問(wèn)題。因此，了解微波燒結(jié)腔內(nèi)電磁場(chǎng)和溫度場(chǎng)分布的情況有利于解決這一問(wèn)題。
　　本文通過(guò)三維電磁仿真軟件HFSS來(lái)模擬加載圓柱形氧化鋁樣品后，燒結(jié)腔內(nèi)電磁場(chǎng)的分布情況。首先將樣品高度固定，通過(guò)參數(shù)化掃描找到最適合燒結(jié)的樣品的半徑為30mm。其次，使樣品高度在1

2、0-100mm范圍內(nèi)變化，找到最適合燒結(jié)的樣品高度為77mm。最終確定最適合微波燒結(jié)的樣品尺寸為R=30mm，H=77mm。
　　將上述電磁場(chǎng)模擬結(jié)果作為激勵(lì)，導(dǎo)入ANSYS軟件中對(duì)微波燒結(jié)腔溫度場(chǎng)進(jìn)行模擬。模擬結(jié)果表明，一個(gè)電磁場(chǎng)周期內(nèi)，溫度上升的幅值為30℃。
　　再將溫度場(chǎng)得出的結(jié)果導(dǎo)入LABVIEW中，得到氧化鋁?r和tg?的變化規(guī)律：穩(wěn)態(tài)熱分析時(shí)，溫度從20℃升高到1400℃，?r的值在低溫時(shí)緩慢增大，然后呈指數(shù)上

3、升，達(dá)到臨界溫度以后又開(kāi)始減小。tg?的數(shù)值在低溫時(shí)變化不明顯，臨界溫度時(shí)出現(xiàn)突變，臨界溫度區(qū)間以后快速增大，最后穩(wěn)定在一定范圍內(nèi)。模擬得到臨界溫度區(qū)間為830℃到860℃。瞬態(tài)熱分析時(shí)，從800℃開(kāi)始，模擬此后300秒以內(nèi)相對(duì)介電常數(shù)和介質(zhì)損耗角正切值隨溫度的變化。在833℃時(shí)，?r和tg?值都出現(xiàn)了跳躍式增大，因此得到氧化鋁的臨界溫度值為833℃。
　　通過(guò)實(shí)驗(yàn)儀器測(cè)得了氧化鋁材料?r和tg?值。實(shí)驗(yàn)表明，氧化鋁的?r和tg?