毫米波烧结陶瓷系统及其实验研究

随着高功率毫米波真空器件—回旋管迅速发展，毫米波烧结陶瓷作为二十世纪九十年代新兴技术应运而生。它与低频微波烧结相比，有加热更为均匀，升温更快和材料致密性更好等优点。本文在国内首次建立了毫米波烧结陶瓷系统。这包括对现有回旋管进行重要改进，主要是提高其平均功率输出，改善其工作稳定性和相应的测试手段以满足作为陶瓷烧结功率源的需要；设计和研制了具有过模馈入、模式搅拌和多模混合功能的强反射烧结炉腔；还设计出连接回旋管功率源与烧结炉腔的传输系统定向耦合器和兼顾回旋管多模传输的新型旋转模式滤波器。利用这一系统，通过有效控制保护、优化工作参量、合理反射和隔离以及有效的多模混合使系统在强反射状态下正常工作。通过实验研究构造出了最大尺寸为Φ80×80 (mm) 的电场分布均匀区，并且在脉冲功率60kW、占空比为4‰情况下可使电场分布均匀区温度升高到1200℃以上。利用这一毫米波陶瓷烧结实验系统对98％Al2O3＋1％SiO2＋1％MgO陶瓷试样进行了实验研究。初步研究表明，在烧结温度为1150℃、保温30分钟的条件下，陶瓷的相对密度达到93.45％，优于其它烧结系统。这一系统的建立和实验的成功标志着我国在毫米波陶瓷烧结技术科学领域的研究建立了一个新起点，将有力推动我国毫米波处理材料研究的发展。