氮化硅發(fā)熱體的發(fā)熱過程

由于微波有較強的穿透能力，它能到樣品內(nèi)，先使氮化硅發(fā)熱體溫度達(dá)到著火點并引發(fā)燃燒合成。燒結(jié)波沿徑向從里向外傳播，這就能使整個樣品是均勻地被加熱，完成燒結(jié)反應(yīng)。微波點火引燃在樣品中產(chǎn)生的溫度梯度(dT/dt)傳統(tǒng)點火方式小得多。換句話說，微波燒結(jié)過程中燒結(jié)波的傳播要比傳統(tǒng)加熱方式均勻得多。將金屬利用微波加熱到1300-2000℃高溫?zé)Y(jié)成陶瓷。 當(dāng)樣品的壓緊密度高時，傳統(tǒng)加熱方式引發(fā)的燃燒波的傳播速率大大減小，因"自熄"而不能自然。但是，若采用微波輻照，由于溫度的升高是反應(yīng)物質(zhì)本身吸收(或擴(kuò)散)微波能量的結(jié)果，只要微波源不斷地給予能量，樣品溫度將很快達(dá)到著火溫度(T1)。反應(yīng)一旦引發(fā)，放出的熱量又促使樣品溫度進(jìn)一步升達(dá)到燃燒溫度(T2)，樣品吸收微波的能力也同時增加，這就反應(yīng)能夠保持在一個高的溫度(T3>T1)下進(jìn)行。通過硅亞胺的熱分解可以直接制得很純的α-Si3N4粉末;反應(yīng)速度、也比較快，至今已開始應(yīng)用于生產(chǎn)非晶氮化硅薄膜。如果作為合成氮化硅微晶的方法，此路徑較長，且需要低溫條件。日本UBE公司早在1992年就建成了年產(chǎn)300 t的生產(chǎn)線，這是當(dāng)時世界上規(guī)模大的氮化硅生產(chǎn)線。