##plugins.themes.bootstrap3.article.sidebar##
##plugins.themes.bootstrap3.article.main##
Анотація
У статті наведено аналіз результатів світових досліджень прогресивних методів термообробки матеріалів у різних технічних галузях та визначено два головних напрямки. Встановлено, що високоінтенсивне спікання має низку переваг, таких як зменшення економічних, енергетичних та екологічних витрат. При спіканні діелектричних матеріалів як основи технічної кераміки перспективно використовувати енергію мікрохвильового поля. Високі швидкості нагрівання зумовлюють не тільки суттєву економію енергії та скорочення часу процесів, але й дозволяють отримувати вироби з дрібнодисперсною та бездефектною мікроструктурою та покращеними функціональними властивостями. Стверджується, що швидкість нагрівання мікрохвильовим випромінюванням може бути істотно вищою порівняно з нагріванням у традиційних печах. Визначення швидкості нагрівання та температури при надшвидкому високотемпературному спіканні (UHS) є актуальним завданням, вирішенню якого сприяють надійні математичні моделі. Наголошується на необхідності визначення коректних математичних моделей теплопровідності для умов високоінтенсивного нагрівання матеріалу. Проведено аналіз рівнянь теплопровідності параболічного та гіперболічного типу, встановлено, що в умовах мікрохвильового спікання діелектричних матеріалів немає необхідності враховувати кінцевість швидкості поширення теплоти, оскільки швидкість нагрівання менша за граничну швидкість. Показано, що при часі, що значно перевищує час релаксації, рішення не відрізняється від класичного складеного на основі параболічного рівняння теплопровідності. Наведено результати варіаційних розрахунків нагріву щільного шару порошку карбіду кремнію в мікрохвильовому полі. Проведено аналіз впливу тривалості нагріву, коефіцієнта тепловіддачі, питомої потужності внутрішніх джерел теплоти та товщини шару на температуру матеріалу
##plugins.themes.bootstrap3.article.details##
Посилання
2. Chaim, R., Chevallier, G., Weibel, A., & Estournès, C. (2017). Grain growth during spark plasma and flash sintering of ceramic nanoparticles: a review. Journal of Materials Science, 53(5), 3087-3105.
3. Naik, K. S., Sglavo, V. M., & Raj, R. (2014). Field assisted sintering of ceramic constituted by alumina and yttria stabilized zirconia. Journal of the European Ceramic Society, 34(10), 2435-2442.
4. Muccillo, R., Kleitz, M., & Muccillo, E. N. S. (2011). Flash grain welding in yttria stabilized zirconia. Journal of the European Ceramic Society, 31(8), 1517-1521.
5. Olevsky, E. A., & Dudina, D. V. (2018). Field-Assisted Sintering. Springer International Publishing: Naure, 425.
6. Omran, M., Fabritius, T., Abdel-Khalek, N., El-Aref, M., Elmanawi, A. E.-H., Nasr, M., & Elmahdy, A. (2014). Microwave Assisted Liberation of High Phosphorus Oolitic Iron Ore. Journal of Minerals and Materials Characterization and Engi¬neering, 02(05), 414–427.
7. Rybakov, K. I., Olevsky, E. A., & Krikun, E. V. (2013). Microwave Sintering: Fundamentals and Modeling. Journal of the American Ceramic Society, 96(4), 1003-1020.
8. Cologna, M., Rashkova, B., & Raj, R. (2010). Flash Sintering of Nanograin Zirconia in <5 s at 850°C. Journal of the American Ceramic Society, 93(11), 3556-3559.
9. Liu, J., Zhu, Y., Wang, X., Jia, Z., & Wang, L. (2019). Flash Sintering of 8YSZ Ceramics under AC Fiel. 2019 IEEE Conference on Electrical Insulation and Dielectric Phenomena (CEIDP). IEEE.
10. Mishra, T. P., Wang, S., Lenser, C. et al. (2022). Ultra-fast high-temperature sintering of strontium titanate. Acta Materialia, 231, 117918.
11. Biesuz, M., Grasso, S., & Sglavo, V. M. (2020). What’s new in ceramics sintering? A short report on the latest trends and future prospects. Current Opinion in Solid State and Materials Science, 24(5), 100868.
12. Biesuz, M., & Sglavo, V. M. (2019). Flash sintering of ceramics. Journal of the European Ceramic Society, 39(2-3), 115-143.
13. Biesuz, M., Beauvoir, T. H. d., De Bona, E., Cassetta, M., Manière, C., Sglavo, V. M., & Estournès, C. (2024). Ultrafast high-temperature sintering (UHS) vs. Conventional sintering of 3YSZ: microstructure and properties. Journal of the European Ceramic Society.
14. Dong, J., Pouchly, V., Biesuz, M., Tyrpekl, V., Vilémová, M., Kermani, M., Reece, M., Hu, C., & Grasso, S. (2021). Thermally-insulated ultra-fast high temperature sintering (UHS) of zirconia: A master sintering curve analysis. Scripta Materialia, 203, 114076.
15. Haque, K. E. (1999). Microwave energy for mineral treatment processes – a brief review. International Journal of Mineral Processing, 57(1), 1-24.
16. Aravindan, S., & Krishnamurthy, R. (1999). Joining of ceramic composites by microwave heating. Materials Letters, 38(4), 245-249.
17. Naik, T. P., Singh, I., & Sharma, A. K. (2022). Processing of polymer matrix composites using microwave energy: A review. Composites Part A: Applied Science and Manufacturing, 156, 106870.
18. Dube, C. L., Patil, Y., Kanpara, S., Khirwadkar, S. S., & Kashyap, S. C. (2014). Microwave synthesis and mechanical characterization of functionally graded material for applications in fusion devices. Bulletin of Materials Science, 37(7), 1607-1611.
19. Manière, C., Lee, G., Zahrah, T., & Olevsky, E. A. (2018). Microwave flash sintering of metal powders: From experimental evidence to multiphysics simulation. Acta Materialia, 147, 24-34.
20. Bykov, Y. V., Eremeev, A. G., Zharova, N. A., Plotnikov, I. V., Rybakov, K. I., Drozdov, M. N., Drozdov, Y. N., & Skupov, V. D. (2003). Diffusion Processes in Semiconductor Structures During Microwave Annealing. Radiophysics and Quantum Electronics, 46(8/9), 749-755.
21. Mondal, A., Upadhyaya, A., & Agrawal, D. (2011). Effect of heating mode and sintering temperature on the consolidation of 90W-7Ni-3Fe alloys. Journal of Alloys and Compounds, 509(2), 301-310.
22. Yao, J., Tao, M., Zhao, R., Hashemi, S. S., & Wang, Y. (2021). Effect of microwave treatment on thermal properties and structural degradation of red sandstone in rock excavation. Minerals Engineering, 162, 106730.
23. Biesuz, M., Karacasulu, L., Vakifahmetoglu, C., & Sglavo, V. M. (2023). On the temperature measurement during ultrafast high-temperature sintering (UHS): Shall we trust metal-shielded thermoscouples? Journal of the European Ceramic Society.
24. Ordóñez-Miranda, J., & Alvarado-Gil, J. J. (2012). Determination of thermal properties for hyperbolic heat transport using a frequency-modulated excitation source. International Journal of Engineering Science, 50(1), 101-112.
25. Luo, Z., Jin, S., & Chen, J. (2016). A reduced-order extrapolation central difference scheme based on POD for two-dimensional fourth-order hyperbolic equations. Applied Mathematics and Computation, 289, 396-408.
26. Isaev K. B. (1987). Influence of various factors on the temperature field in the quasistationary mode of heating materials Industrial thermotechnics 9 (3), 39-43.
27. Babenkov, M. B., & Ivanova, E. A. (2013). Analysis of the wave propagation processes in heat transfer problems of the hyperbolic type. Continuum Mechanics and Thermodynamics, 26(4), 483-502.
28. N.A. Kolesnychenko (2017). Features of heat passage in disperse and dense environment under high-intensive heating processes. Abstract of the dissertation. for the acquisition of sciences. stup. Ph.D. for special 05.14.06 "Technical thermal physics and industrial thermal energy". Odesa: Odesa National Academy of Food Technologies, 22.
29. Yang, X. H., & Tang, J. (2002). Advances In Bioprocessing Engineering. Advances in Agricultural Science & Technology: Volume 1. World Scientific, 184.