微波燒結Al2O3陶瓷過程中介電性能溫變規(guī)律的模擬研究.pdf

1、近年來，微波燒結作為一種新的結構陶瓷燒結技術，被廣泛應用。因其具有整體加熱，升溫速度快等優(yōu)點而成為陶瓷燒結領域研究的熱門技術之一。影響陶瓷微波燒結的最主要因素是材料受熱的均勻性問題。因此，了解微波燒結腔內(nèi)電磁場和溫度場分布的情況有利于解決這一問題。
　　本文通過三維電磁仿真軟件HFSS來模擬加載圓柱形氧化鋁樣品后，燒結腔內(nèi)電磁場的分布情況。首先將樣品高度固定，通過參數(shù)化掃描找到最適合燒結的樣品的半徑為30mm。其次，使樣品高度在1

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

3、升，達到臨界溫度以后又開始減小。tg?的數(shù)值在低溫時變化不明顯，臨界溫度時出現(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，從800℃開始，模擬此后300秒以內(nèi)相對介電常數(shù)和介質(zhì)損耗角正切值隨溫度的變化。在833℃時，?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℃。
　　通過實驗儀器測得了氧化鋁材料?r和tg?值。實驗表明，氧化鋁的?r和tg?