1.陶瓷材料微波烧结原理
材料对微波的反应可以分为 4 种情况 : (1) 反射微波 ; (2) 透过微波 ; (3) 吸收微波 ; (4) 部分吸收微波。多数金属属于第一类 ,而所有的玻璃和陶瓷材料可列入后 3 种情况。当把一个陶瓷体放置在微波场中时 ,其吸收的功率可用如下方程表示 :
P = (2π fε ) ( E2/ 2) tan δ微波在穿透材料时 ,其强度是随穿透深度而衰减的。把微波能从材料表面到衰减至 1/ e 处的距离定义为微波的穿透深度 Dp :
3λ 0
DP = π tan δ (ε r/ε 0) 1/ 2
8. 686
其中 : P 为陶瓷体吸收的微波功率 ; f 为频率 ;ε 为复合介电常数 ;λ 0 为微波在真空中的波长; E 为电场强度 ;tan δ 为介电陶瓷的损耗正切。通常用损耗正切值(损耗因子与介电常数的比) 来表示材料与微波的耦合能力。损耗正切值越大 ,材料与微波的耦合能力就越强 ,而且损耗正切值是随温度升高而升高的。

2.微波高温加热炉的设计
微波加热炉主要是由监测系统、控制系统、保温箱体、微波发生器、加热箱体和储气罐几部分组加热箱体是由不锈钢镜面板加工成的 ,冷却水可以通过在两层不锈钢板中间的夹层中流动来实现加热箱体的冷却。温度传感器我们采用的是美国雷泰公司的 RAYR3I1MSCL2U 型红外测温仪。控制系统可实现手动控制和自动控制两种控制方式。为了防止在微波加热炉炉门关上后微波从炉门与腔体之间的缝隙中泄漏出来 ,除了加热炉的炉门在加工制造时要保证较高的尺寸精度和装配精度外 ,我们在微波炉的炉门四周安装有抗流槽结构 ,这种结构可以有效的减少微波的泄露。下面对该烧结炉设计中比较关键的微波发生器的选择、场型设计和保温。

3．微波发生器的选择
微波加热装置中一般选择磁控管 ( Mag netron) 、调速管( Klystron) 或磁旋管( Gyrotron) 作为微波发生器。作为微波烧结装置的“心脏”,它的选择将直接影响到整个装置的性能和成本。在微波烧结装置中一般较常使用的频率为 :
915 MHz、2. 45 GHz、6 GHz、28 GHz 和 60 GHz 等。一般较低的频率如 915 MHz、2. 45 GHz 可选择磁控管作为微波发生器 ,6 GHz 选择调速管 ,而较高频率 28 GHz 和 60 GHz 就要选择磁旋管了。
对于各种微波发生器随着频率和功率的增加 ,其价格比( ＄/ Watt) 也会有大幅度的增高。设计中若需使用大功率的微波发生器 , 建议使用同频率 ,小功率的发生器通过功率叠加来获得。

4.保温结构的设计
微波烧结炉中最常为使用的保温结构有埋粉式和盒式两种方式。埋粉式保温结构具有保温效果好的优点 但当试样在较高温度下烧结时容易发生试样和埋粉粘连的现象 使试样烧结完毕后直接接触 ,因而不会发生试样和保温层粘连的现象。但是这种保结构不如埋粉式保温结构的保温效果好。综合两种保温结构的特点我们设计了一种箱式保温结构。