陶瓷和金属微波烧结在线实验及微观机理分析

• 作者: 刘文超 康丹 李永存 牛玉 王春萌 胡小方 许峰
• 来源期刊: 实验力学
• 学科: 物理学
• 关键词: 微波烧结 同步辐射计算机断层扫描(SR-CT)技术 微结构演化 陶瓷 金属
• 年，卷（期）: 2014,（4）
• 页码范围: 433-440
• 分类号: O432
• 语种: 中文
• DOI: 10.7520/1001-4888-13-067

摘要

为研究陶瓷和金属微波烧结时的微观演化机理,从而为优化不同材料的烧结过程提供依据,本文采用同步辐射技术对陶瓷(SiC)和金属(Al)的微波烧结微结构演化过程进行实时、无损的观测,并结合有限元模拟分析两者的微结构演化特征及微观机理.通过滤波反投影等数字图像处理技术得到烧结过程中样品内部的二维、三维重建图像,清晰地观察到SiC和A1在颗粒表面和界面演化上存在差异.定量地统计了陶瓷和金属烧结颈相对尺寸与时间的双对数关系,并与陶瓷和金属双球模型的微波烧结模拟结果进行了对比.运用模拟分别对实验中的烧结颈和微观形貌演化进行分析,得出结论:陶瓷和金属微波烧结时的加热机制不同,分别为整体介质损耗加热和表面涡流损耗加热.陶瓷的整体加热将会在材料内部特别是界面产生较高的温度,而金属的表面加热使颗粒表面温度高于界面.由相应的加热机制产生的温度分布差异,将会对材料的物质扩散过程产生不同程度的影响,进而产生不同的微结构.