Российские физики разработали новый метод высокоскоростного спекания керамических материалов
Этот метод основан на использовании микроволнового излучения с высокой интенсивностью для нагрева керамических и композиционных материалов с высокой скоростью. Он был разработан в Институте прикладной физики им. А.В. Гапонова-Грехова РАН.
Гиротронный комплекс для высокотемпературной микроволновой обработки материалов 24 ГГц 6 кВт. Источник фото: пресс-служба ИПФ РАН
В последние годы исследователями проявляется значительный интерес к разработке методов высокоскоростного спекания. Это вызвано тем, что традиционные процессы спекания занимают много времени - часы и даже сутки, что неизбежно ведет к высоким затратам энергии, низкой производительности и экологическим рискам. В связи с этим, сокращение времени обработки является важной технологической задачей.
Исследователями лаборатории микроволновой обработки материалов ИПФ РАН было обнаружено, что при достаточной интенсивности микроволнового излучения происходит ускоренное спекание порошковых материалов. При таком спекании материал достигает практически полной плотности за время порядка минуты или даже менее. Исследователи задались целью выяснить физический механизм этого ускорения процессов спекания под воздействием электромагнитного поля.
Для проведения экспериментов использовались разработанные в ИПФ РАН гиротронные комплексы для высокотемпературной микроволновой обработки материалов. Состав комплекса включает источник микроволнового излучения - гиротрон с высокой мощностью 6 кВт, линию передачи излучения, рабочую камеру объемом 0,1 м3 и средства диагностики. Кроме того, была разработана система автоматического управления, обеспечивающая поддержание заданного режима нагрева с высокой точностью. Для проведения исследований использовались высококачественные порошковые материалы, созданные специалистами Института химии высокочистых веществ им. Г.Г. Девятых РАН.
В результате исследований был продемонстрирован эффект высокоскоростного спекания при микроволновом нагреве для широкого класса оксидных керамических и композиционных материалов. Установлено, что структура и свойства полученных образцов зависят от плотности мощности микроволнового излучения, поглощаемой в объеме материала в процессе нагрева. Это открывает возможности для управления свойствами создаваемых материалов путем выбора режимов микроволновой обработки. Полученные результаты вызвали интерес в области современных методов спекания.
Исследования были поддержаны грантами Российского научного фонда. Авторами работы являются сотрудники ИПФ РАН и ИХВВ РАН.
Таким образом, исследования в области высокоскоростного спекания и использования микроволнового излучения при нагреве материалов представляют значительный научный и технологический интерес. Полученные результаты позволяют сократить время обработки, увеличить производительность и снизить затраты энергии, что является важным вкладом в развитие современных методов спекания материалов.
Гиротронный комплекс для высокотемпературной микроволновой обработки материалов 24 ГГц 6 кВт. Источник фото: пресс-служба ИПФ РАН
В последние годы исследователями проявляется значительный интерес к разработке методов высокоскоростного спекания. Это вызвано тем, что традиционные процессы спекания занимают много времени - часы и даже сутки, что неизбежно ведет к высоким затратам энергии, низкой производительности и экологическим рискам. В связи с этим, сокращение времени обработки является важной технологической задачей.
Исследователями лаборатории микроволновой обработки материалов ИПФ РАН было обнаружено, что при достаточной интенсивности микроволнового излучения происходит ускоренное спекание порошковых материалов. При таком спекании материал достигает практически полной плотности за время порядка минуты или даже менее. Исследователи задались целью выяснить физический механизм этого ускорения процессов спекания под воздействием электромагнитного поля.
Для проведения экспериментов использовались разработанные в ИПФ РАН гиротронные комплексы для высокотемпературной микроволновой обработки материалов. Состав комплекса включает источник микроволнового излучения - гиротрон с высокой мощностью 6 кВт, линию передачи излучения, рабочую камеру объемом 0,1 м3 и средства диагностики. Кроме того, была разработана система автоматического управления, обеспечивающая поддержание заданного режима нагрева с высокой точностью. Для проведения исследований использовались высококачественные порошковые материалы, созданные специалистами Института химии высокочистых веществ им. Г.Г. Девятых РАН.
В результате исследований был продемонстрирован эффект высокоскоростного спекания при микроволновом нагреве для широкого класса оксидных керамических и композиционных материалов. Установлено, что структура и свойства полученных образцов зависят от плотности мощности микроволнового излучения, поглощаемой в объеме материала в процессе нагрева. Это открывает возможности для управления свойствами создаваемых материалов путем выбора режимов микроволновой обработки. Полученные результаты вызвали интерес в области современных методов спекания.
Исследования были поддержаны грантами Российского научного фонда. Авторами работы являются сотрудники ИПФ РАН и ИХВВ РАН.
Таким образом, исследования в области высокоскоростного спекания и использования микроволнового излучения при нагреве материалов представляют значительный научный и технологический интерес. Полученные результаты позволяют сократить время обработки, увеличить производительность и снизить затраты энергии, что является важным вкладом в развитие современных методов спекания материалов.