MgAl2O4基复合高铝球石的微波烧结制备
发布日期：2015/3/16 浏览次数：
今天小编要带大家一起来了解的是有关"MgAl2O4基复合高铝球石的微波烧结制备"，让您对高铝球石的使用更进一步的了解，以后在运用时更加的得心印手。
通过MgAl2O4固相反应过程中的化学热力学的理论计算和分析获知，MgAl2O4的烧结制备需要较高的温度和能耗。常规方法制备MgAl2O4耗费大量的能源、时间。微波加热技术是一种不同于传统依靠对流、传导、辐射加热的方式，它是利用微波特殊波段与细微结构耦合而使电子、离子等产生运动，而弹性惯性和摩擦力使这些运动受到阻碍，引起了介质损耗，从而使自身产生体加热，这是常规烧结无法比拟的优势。微波固相烧结较传统的加热方法具有快速、节能、环保等加热优势，同时还具有促进相结构均匀等非热优势。
高铝球石由于其优越的力学、机械及化学等特性，在现代工业中得到了非常广泛的应用。随着工业界对高铝球石加工精度要求的提高，高铝球石精密及超精密加工技术得到了迅速发展，其加工机理的研究也成为目前研究的一个热点。降低高铝球石在加工过程所产生的裂纹损伤正是提高加工精度的一个难点和关键点，目前还没有一种研究手段能动态的模拟和分析加工过程的裂纹的生成与扩展。将离散元法应用到高铝球石精密加工研究中，应用离散元法建立了描述高铝球石力学性能的BPM(Bonded-ParticleModel)模型，并采用单轴压缩试验、巴西劈裂实验、三点弯曲实验及断裂韧性等实验过程的离散元模拟对BPM模型进行了校准，确定了与高铝球石主要力学性能相匹配的离散元模型。
首先利用HFSS以及COMSOL有限元软件中的射频模块，传热模块和结构分析模块，建立合理的数学模型和物理控制方程，仿真模拟MgAl2O4在微波烧结炉中的温度特性曲线；然后设计MgAl2O4基的复合高铝球石组分，并经过微粉制备、微粉压坯、微波烧结等步骤，采用微波固相烧结技术，获得MgAl2O4基复合高铝球石；最后将试样运用XRD、SEM等手段进行表征。结果表明：1.理论计算部分，对于2.45GHz激励频率的微波，明确了微波电磁场与温度场的耦合关系，即，微波烧结腔的几何中心位置电场强度最强，同时烧结腔适合烧结圆柱状的试样。而且MgAl2O4基复合在微波烧结过程中，多物理场耦合情况下，升温特性的数值计算结果表明，微波烧结的起初，温度上升比较缓慢，经过一段时间后，大约在450s左右的时候，温度开始呈现指数上升。说明微波加热MgO-Al2O3体系的升温速率极快。2.常规烧结和微波烧结均能获得MgAl2O4，但对比研究表明，微波固相烧结制备MgAl2O4，微观上具备可以避免晶粒的长大，促进晶粒尺寸均匀、晶界圆润、致密等优点。
在所建立的SiC高铝球石二维离散元模型上，对其压痕试验条件下的裂纹扩展进行了模拟，分析了不同压痕试验条件对裂纹扩展的影响；通过高铝球石的微切削过程二维离散元模拟，成功解释了高铝球石加工过程中非弹性区域的存在，并且提出了一种分析评价裂纹及非弹性区域大小的方法，对不同加工条件下裂纹的数目及深度、切屑形成以及刀具前角的影响进行了讨论；应用三维离散元法模拟了氧化铝高铝球石划痕过程，得到了加工后裂纹的最大宽度及深度与划痕深度之间的关系，与前人的实验结果相吻合，并且对氧化铝高铝球石进行了划痕实验研究，观察了表面及亚表面裂纹损伤，对比了实验结果与离散元模拟结果，证明应用离散元模拟高铝球石加工裂纹具有一定的优越性。研究结果将为深入研究高铝球石加工工艺提供新的手段。
且微波增加晶格点阵离子迁移率，导致扩散和烧结速度加快，降低了烧结活化能，降低烧结温度。对于MgO与Al2O3粉末体系，微波固相烧结制备MgAl2O4，在微波频率为2.45GHz的情况下，获得的较优的微波烧结参数：输出功率1600W，烧结时间30min。3.通过添加SiO2、SiC，微波烧结合成MgAl2O4基复合高铝球石。由于微波烧结的时间短，物质间来不及发生过多的副反应，微观上杂质相能够得以控制，而且宏观上，试样保持规则外形，没有变形。对于复合体系，微波固相烧结制备MgAl2O4，在微波频率为2.45GHz的情况下，在1800W反应30min即能完全反应生成MgAl2O4基复合高铝球石。总之，MgAl2O4基复合高铝球石中，SiC可以改善混合压坯在微波场内的微波特性；SiO2的存在一方面有助于原位生成MgAl2O4，另一方面，熔融态下弥补于颗粒空隙中间，有利于提高MgAl2O4基复合高铝球石的致密度及韧性。MgAl2O4基复合高铝球石具有良好的防腐耐磨、耐高温性能的组织保证，将在耐火、金属表面高铝球石化改性等方面成为一种新型高铝球石。
大家可以关注我们的动态新闻关注我们的发展，我们将继续不断努力，完善和提高原有产品。
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高铝球石由于其优越的力学、机械及化学等特性，在现代工业中得到了非常广泛的应用。随着工业界对高铝球石加工精度要求的提高，高铝球石精密及超精密加工技术得到了迅速发展，其加工机理的研究也成为目前研究的一个热点。降低高铝球石在加工过程所产生的裂纹损伤正是提高加工精度的一个难点和关键点，目前还没有一种研究手段能动态的模拟和分析加工过程的裂纹的生成与扩展。将离散元法应用到高铝球石精密加工研究中，应用离散元法建立了描述高铝球石力学性能的BPM(Bonded-ParticleModel)模型，并采用单轴压缩试验、巴西劈裂实验、三点弯曲实验及断裂韧性等实验过程的离散元模拟对BPM模型进行了校准，确定了与高铝球石主要力学性能相匹配的离散元模型。
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在所建立的SiC高铝球石二维离散元模型上，对其压痕试验条件下的裂纹扩展进行了模拟，分析了不同压痕试验条件对裂纹扩展的影响；通过高铝球石的微切削过程二维离散元模拟，成功解释了高铝球石加工过程中非弹性区域的存在，并且提出了一种分析评价裂纹及非弹性区域大小的方法，对不同加工条件下裂纹的数目及深度、切屑形成以及刀具前角的影响进行了讨论；应用三维离散元法模拟了氧化铝高铝球石划痕过程，得到了加工后裂纹的最大宽度及深度与划痕深度之间的关系，与前人的实验结果相吻合，并且对氧化铝高铝球石进行了划痕实验研究，观察了表面及亚表面裂纹损伤，对比了实验结果与离散元模拟结果，证明应用离散元模拟高铝球石加工裂纹具有一定的优越性。研究结果将为深入研究高铝球石加工工艺提供新的手段。
且微波增加晶格点阵离子迁移率，导致扩散和烧结速度加快，降低了烧结活化能，降低烧结温度。对于MgO与Al2O3粉末体系，微波固相烧结制备MgAl2O4，在微波频率为2.45GHz的情况下，获得的较优的微波烧结参数：输出功率1600W，烧结时间30min。3.通过添加SiO2、SiC，微波烧结合成MgAl2O4基复合高铝球石。由于微波烧结的时间短，物质间来不及发生过多的副反应，微观上杂质相能够得以控制，而且宏观上，试样保持规则外形，没有变形。对于复合体系，微波固相烧结制备MgAl2O4，在微波频率为2.45GHz的情况下，在1800W反应30min即能完全反应生成MgAl2O4基复合高铝球石。总之，MgAl2O4基复合高铝球石中，SiC可以改善混合压坯在微波场内的微波特性；SiO2的存在一方面有助于原位生成MgAl2O4，另一方面，熔融态下弥补于颗粒空隙中间，有利于提高MgAl2O4基复合高铝球石的致密度及韧性。MgAl2O4基复合高铝球石具有良好的防腐耐磨、耐高温性能的组织保证，将在耐火、金属表面高铝球石化改性等方面成为一种新型高铝球石。
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