Сверхбыстрое спекание оксидных керамических материалов при микроволновом нагреве

Представлены результаты исследования эффекта сверхбыстрого спекания, наблюдающегося при нагреве компактированных порошковых материалов интенсивным микроволновым излучением. Образцы керамических материалов Y$_{2}$O$_{3}$, MgAl$_{2}$O$_{4}$ и Yb:(LaO)$_{2}$O$_{3}$ были спечены до плотности более 98–99% от теоретического значения за время 0.5–5 min без изотермической выдержки. При этом удельная мощность микроволнового излучения, поглощаемая в объеме образцов, составляла 20–400 W/cm$^{3}$. На основании анализа экспериментальных данных (мощность микроволнового излучения, скорости нагрева и остывания) и исследований микроструктуры полученных материалов предложен механизм сверхбыстрого спекания, основанный на развитии тепловой неустойчивости и размягчении (плавлении) границ зерен. Предложенный механизм объясняет также эффект сверхбыстрого спекания (flash sintering), наблюдаемый при приложении к образцам постоянного или низкочастотного переменного напряжения. Применение микроволнового нагрева позволяет реализовать процессы сверхбыстрого спекания без необходимости использования электродов для обеспечения энерговклада в спекаемые изделия.