Оцінка ефективності застосування енергії мікрохвильового поля у процесі спікання оксиду алюмінію на етапі сушіння

Abstract

Застосування енергії мікрохвильового поля в процесах термообробки діелектричних матеріалів, зокрема матеріалів для виготовлення технічної кераміки, має низку суттєвих переваг порівняно з традиційними методами нагрівання (конвекційними, радіаційними, контактними), які виявляють себе в інтенсифікації тепломасообмінних процесів, підвищенні швидкості видалення вологи та можливості керування утворенням керамічної матриці ще на етапі сушіння. Стадія сушіння під час виробництва технічної кераміки як визначальна в порошковій технології зі сполучними (водними або органічними) виконує дві функції: відбувається видалення розчинника (вода, спирти тощо) і підготовка до вигоряння сполучного, що дозволяє уникнути спучування, розтріскування, розшарування та вибухового руйнування заготовки. Тому існує доцільність встановлення оптимальних режимів мікрохвильового сушіння, які забезпечують інтенсифікацію процесу без погіршення якості матеріалу, а також визначення енергетичної ефективності мікрохвильового нагрівання на етапі сушіння. Метою роботи є визначення доцільності застосування мікрохвильового нагріву в технології спікання технічної кераміки на основі порошку Al₂O₃ зі сполученим – полівініловим спиртом – на етапі сушіння та дебайдингу. Наукова новизна проведеного дослідження полягає в обґрунтуванні ефективності сушіння матеріалу для технічної кераміки на прикладі діоксину алюмінію з полівініловим спиртом як сполученою речовиною та визначенні межі застосовності енергії мікрохвильового поля для обраного виду матеріалу. Наведені дані, отримані за експериментальним дослідженням процесу нагрівання та видалення вологи при різних значеннях маси загрузки матеріалу, товщини шару, площі поверхні зразка, вихідної потужності магнетрону, які є підставою для дослідження кінетики сушіння та визначення ефективності перетворення мікрохвильової енергії в теплову. Практична значимість полягає в визначенні технологічних параметрів мікрохвильової обробки порошкових матеріалів в процесі сушіння, зокрема темпу нагрівання та питомої потужності мікрохвильового поля.