Эффекты воздействия электромагнитного поля в процессах высокотемпературной микроволновой обработки материалов

• Автор: Рыбаков, Кирилл Игоревич
• Шифр специальности: 01.04.03
• Научная степень: Докторская
• Год защиты: 2013
• Место защиты: Нижний Новгород
• Количество страниц: 300 с. : ил.

Содержание
Введение
Глава 1. Физические основы, характерные особенности и перспективы промышленного освоения высокотемпературной микроволновой обработки материалов
1.1. Физические основы микроволновой обработки материалов
1.1.1 Поглощение микроволнового излучения
1.1.2. Теплофизические свойства и особенности микроволнового нагрева
1.1.3 Аппликаторы для высокотемпературной микроволновой обработки
1.1.4 Высокотемпературные процессы в твердой фазе при обработке материалов
1.1.5 Наноструктурные материалы
1.2. Моделирование высокотемпературной обработки материалов
1.3. Особенности микроволновой высокотемпературной обработки материалов
1.3.1 Сокращение потребления энергии и продолжительности процессов
1.3.2 Безынерционный, контролируемый, высокоскоростной нагрев
1.3.3 Инверсное распределение температуры
1.3.4 Селективный характер микроволнового нагрева
1.3.5 Микроволновая обработка поверхности материалов
1.4. Перспективы промышленного освоения
Глава 2. Эффекты нетеплового воздействия электромагнитного поля при высокотемпературной микроволновой обработке материалов
2.1. Вводные замечания и обзор экспериментов по исследованию нетепловых микроволновых эффектов
2.2 Воздействие микроволнового поля на процессы диффузии в твердой фазе
2.2.1 Поверхностная и зернограничная диффузия
2.2.2. Объемная диффузия
2.3 Воздействие микроволнового поля на эволюцию микроструктуры при
спекании

2.3.1. Исследование микроволнового воздействия на эволюцию пористой структуры на начальной стадии спекания
2.3.2 Размер зерна в керамике, спеченной при микроволновом нагреве
2.4 Воздействие микроволнового поля на фазовые переходы в оксидных материалах
Глава 3. Усредненное пондеромоторное воздействие микроволнового поля на массоперенос в ионных кристаллах
3.1 Описание теоретической модели
3.2 Решения задач об усредненном пондеромоторном воздействии
микроволнового поля на массоперенос в ионных кристаллах
3.2.1 Воздействие микроволнового электрического поля на массоперенос
в ионном кристалле с однородными диффузионными свойствами
3.2.2 Массоперенос под действием микроволнового поля при учете приповерхностной неоднородности кристалла
3.3 Формирование квазистационарного электрического потенциала в ионном кристалле
за счет усредненного пондеромоторного воздействия микроволнового поля
3.4 Общее рассмотрение пондеромоторного эффекта в плазме вакансий.
Обсуждение результатов
Глава 4. Приложения эффекта усредненного пондеромоторного воздействия на массоперенос
4.1 Возбуждение квазистационарных токов при усредненном пондеромоторном воздействии СВЧ поля на ионный кристалл
4.2 Преимущественная ориентация пор в керамике при нагреве линейно поляризованным микроволновым излучением
4.3 Моделирование пондеромоторного эффекта при спекании
4.4 Эволюция пор в тонкопленочных мембранах
4.5 Эффекты пондеромоторного воздействия на внешней поверхности твердого
тела и границах раздела фаз

Глава 5. Микроволновый нагрев композиционно неоднородных материалов
5.1 Микроволновый нагрев металлокерамических композиционных материалов
5.2 Моделирование спекания градиентных композитных материалов при микроволновом нагреве
5.3 Моделирование химической реакции азотирования кремния при микроволновом нагреве
Глава 6. Процессы микроволнового нагрева сильнопоглощающих
материалов
6.1 Особенности микроволнового нагрева сильнопоглощающих материалов в аппликаторах со стоячей волной
6.2. Особенности микроволнового нагрева порошковых электропроводящих материалов
6.3 Распределение поля внутри нагреваемых образцов, сравнение
с экспериментом
6.4 Высокоскоростной микроволновый отжиг кремниевых структур
Заключение
Список работ автора, в которых опубликованы основные результаты диссертации
Список литературы

шить перепад температуры в образце, характерное время нагрева хт должно быть выбрано много большим, чем т5. В этом случае перепад температуры в образце АТ можно оценить как
При поддержании постоянной температуры хт —» оо и соответственно АТ —» 0.
При микроволновом нагреве, как упомянуто выше, температурный перепад в образце ненулевой даже в стационарном режиме. С целью уменьшения перепада температур нагреваемый образец обычно окружают слоем теплоизоляционного материала, что позволяет уменьшить отвод тепла с поверхности образца. В качестве теплоизоляционных используются различные пористые материалы, как правило, прозрачные для микроволнового излучения, теплопроводность которых Kins много меньше теплопроводности материала образца ks. Вводя характерное время теплопроводности для слоя теплоизоляционного материала, ти ~ /xllls (где Ams - характерная толщина теплоизолирующего слоя, a xms -коэффициент температуропроводности теплоизоляционного материала), нетрудно видеть, что для медленных процессов микроволнового нагрева (т7- > т|п5 > т. ) перепад температур в образце АТ, можно оценить как
при условии, что микроволновым поглощением в теплоизолирующем слое можно пренебречь.
Температурный перепад в образце возрастает с увеличением скорости микроволнового нагрева, но медленнее, чем при традиционном нагреве. В случае т1П5 > хт > т5 пере-
Если микроволновый нагрев осуществляется настолько быстро, что тт < т., рост перепада температур АТ насыщается на уровне
ДГ ~ Г — хт
(1.10)
дг~ т—,
(1.11)
пад температуры увеличивается обратно пропорционально -хт :
(1.12)