基于金属粉末微波烧结技术的研究现状
基于金属粉末微波烧结技术的研究现状
郑孝英1，李毅恒2, 3，何奥希2, 3，冯康露2, 3，陈晋2, 3，陈菓*, 2 ,3, 4
(1. 昆明冶金高等专科学校，昆明650093; 2. 云南省跨境民族地区生物质资源清洁利用国际联合研究中心，云南民族大学，昆明650500; 3. 云南省高校民族地区资源清洁转化重点实验室，云南民族大学，昆明6505003; 4. 钒钛资源综合利用国家重点实验室，攀钢集团研究院有限公司，攀枝花617000)
摘要：由于微波具有高温、高焓、高的化学反应活性、反应气氛及反应温度可控等特点，非常适合制备纯度高、粒度小且粒度分布均匀的新性能材料。本文综述了微波烧结技术对合金性能的影响因素，重点阐述了微波烧结铁基材料、微波烧结软磁铁氧体材料、微波烧结高密度合金、微波烧结硬质合金和微波烧结难融金属对个材料的性能的影响。结果表明：微波烧结相对于常规烧结大大的加快了反应的速度，且烧结材料的各项性能都远远高于常规烧结，且烧结过程的生产周期变短，降低了能耗，提高了生产的效率。
关键词：微波烧结；铁基材料；软磁铁氧体材料；合金
Microwave sintering technology and research status based on
metal powder
ZHENG Xiaoying1, LI Yiheng2, 3, HE Aoxi2, 3, FENG Kanglu2, 3, CHEN Jin2, 3,
CHEN Guo*, 2, 3, 4
(1. Kunming Metallurgy College, Kunming 650093, China; 2. Joint Research Centre for International Cross-border Ethnic Regions Biomass Clean Utilization in Yunnan, Yunnan Minzu University, Kunming 650500, China; 3. Key Laboratory of Resource Clean Conversion in Ethnic Regions, Education Department of Yunnan, Yunnan Minzu University, Kunming, Yunnan 65050, China; 4. State Key Laboratory of Vanadium and Titanium Resources Comprehensive Utilization, Pangang Group Research Institute Co., Ltd., Panzhihua 617000, P.R. China.)
Abstract: Due to microwave has high temperature, high enthalpy, high chemical reactivity, reaction atmosphere and controllable reaction temperature, it is very suitable for the preparation of new performance materials with high purity, small particle size and uniform particle size distribution. This paper summarizes the influence factors of microwave sintering technology on the properties of the alloy, focusing on microwave sintering of iron-based materials and microwave sintering of soft ferrite materials, microwave sintering of high density alloy,Microwave sintering of cemented carbide and microwave sintering of metal melting difficult to influence the performance of the material. The results show that compared with the conventional sintering, microwave sintering can greatly accelerate the reaction speed, and the properties of sintered materials are far higher than that of conventional sintering and sintering process, short production cycle, reduce energy consumption, improve production efficiency.
Keywords: microwave sintering; iron-based materials; soft magnetic ferrite material; alloy.
1 引言
金属材料通过自身内部的结构与微波的特殊波段耦合产生热量来生成特殊的金属粉体，通过金属材料内部的介电损耗来升高温度实现微波致密化烧结，微波烧结技术已经成为了一种高效快速制备高性能材料和特种材料的重要手段。
微波加热物料不存在温度梯度，从物料的分子内部进行加热实现均匀加热的目的，微波加热具有选择性加热、快速升温、加热效率高、缩短反应时间、降低反应所需的活化能等优点。对微波加热的优点加以进一步研究和利用，有利于研究出在冶金领域中开展更加节能、高效利用矿产资源的关键性技术。因为微波烧结物料的理论还不明白，不同宏观材料内部的微观结构与微波的耦合波段不一样，因此研制出一种可自动变频的微波烧结装置是必要的。被泄漏后的微波辐射会对人体有很大的伤害，因此阻断微波辐射的途径是必须要解决的问题。微波烧结的发展主要限制环节在于：1，微波烧结物料的机理理论和物料的加点常数的缺乏；2，材料的宏观结构的不同或材料的微观结构的不同对材料与微波的耦合效果不一样，导致实验时会出现同种材料的差异性；3，在微波烧结的过程中，因为材料随温度的上升导致材料本身的介电常数发生变化，造成温度升温不规律，导致温度异常，失去控制，从而使微波烧结的材料产品性能降低。上述几点都是微波烧结技术的难点所在，使微波烧结技术更好的应用，必须要解决以上问题。
为适应工业的发展和市场的需求，特种金属粉体材料的性能研究变得迫在眉睫。微波烧结通过材料内部的介电损耗来实现材料的均匀烧结达到致密化的效果。因在微波加热的条件下，样品的反应时间缩短和反应温度降低，使得样品中的晶粒来不及生长就被烧结，从某种程度上抑制了材料内部晶粒结构的长大[1,2]，微波烧结技术是制备特种粉体材料和高性能材料
的重要制作手段。
2 微波烧结机理
微波烧结过程的Arrhenius 方程如下：
()()()RT Q K nRT Q K L L T a n /exp /2exp /'0/2-=-=?
()
n
m n R
D t B K /202/=
式中，'K 为常数；a Q 为表观活化能；这两个参数由实验决定。扩散激活能为：2/a nQ Q =，因此扩散激活能可以在一定的程度上描述微波烧结的效果，而扩散激活能又能通过Arrhenius 方程控制。()0/2/L L T n ?被定义为收缩系数。
微波烧结材料时通过减低烧结活化能、增强扩散动力和扩散速度来实现物料的迅速烧结。研究表明，微波烧结物料过程中微波不仅作为一种加热能源而且也是活化物料的过程，使得微波辐射促进物料内部的晶粒生长和致密化，加快反应速率。图一为物料在微波辐射下的原理示意图。图2为物料在微波场中的微波烧结装置示意图。
图1 微波烧结粉末金属原理示意图
Fig. 1. Schematic diagram of microwave sintering powder metal
图2 微波烧结装置示意图
Fig. 2. Schematic diagram of microwave sintering equipment
Saitouk[3]给出了Co、Ni、Cu、Fe等不同原料在微波烧结过程中的各种反应参数，见下表：表1不同材料在微波烧结和电炉烧结过程中的表观活化能、扩散激活能等反应参数Table 1.The response parameter of apparent activation energy and diffusion activation energy of different materials during microwave sintering and electric furnace sintering
SUS316L
EF 1.48×1011250
2
250 黏性或塑性流变MW 1.5×1011247 247
Q v(Cr)=191-243kJ/mol
Q v(Fe)=177-229kJ/mol
Ni
EF 1880 101
5
253 晶格扩散MW 2900 102 256 Q v=233-310kJ/mol
Cu
EF 89.8 41.0
6
123 晶界扩散MW 42.9 34.1 102 Q B=73-85kJ/mol
Fe(fcc)
EF 0.630 26.7
6
80.0 晶界扩散MW 0.758 33.4 100 Q B=75-89kJ/mol
注：MW为微波烧结；EF为传统电炉；Q v(Fe)、Q v(Cr)为Fe和Cr的晶格扩散激活能：K为指前因子。
3 微波烧结技术的研究进展
3.1 微波烧结材料性能
物料在微波场的作用下，降低了烧结的活化能和反应时间，物料进行了快速烧结，这就导致了样品中的晶粒来不及长大就烧结，从而在很大程度上抑制了晶粒的生长。物料经过微波烧结后就有较高的密度、硬度和强韧度。相比于常规烧结而言，微波烧结后物料内部晶粒结构之间的空穴相对会小些，空穴也更加趋近于圆形，空穴分布更加的均匀，因此具有更好的性能。
Roy [4]使用微波烧结炉腔装置，制造出的铁基材料。烧结后的部分金属零件的各实验参数的比较，结果如表2所示。
表2 微波烧结与常规烧结铁基材料的性能比较
Table 2. Comparison of properties of iron based materials by microwave sintering and conventional
sintering
压坯密度
烧结坯密度洛氏硬度断裂模量
D. Agrawal等[5]用2450MHz微波烧结W-C-6Co和W-C-10Co，相对于传统处理工艺，在微波场中能够使用更低温度和更短时间烧结W金属粉末。
3.2微波烧结材料
3.2.1微波烧结铁基材料
在粉末冶金工业中铁基材料是用途最广泛最主要的组成部分，黄加伍等[6]研究了粉末冶金铁基机械零件各方面的性能，结果表明：与传统加热进行对比，在惰性气体为氩气或氮气的情况下微波快速处理至1150～1220℃，保温5～20min的实验条件下，粉末冶金铁基机械零件在常温下具有很好的吸波特征，具有良好的升温曲线，反应速度快，时间短，物料的形状没有变化且物料致密度相对完全，烧结后不存在裂纹，相对密度为96.6%～97.8%，洛氏硬度HRC40～45，满足粉末冶金铁基机械材料的各方面性能要求。
3.2.2 微波烧结软磁铁氧体材料
Mn-Zn软磁铁氧体材料及磁芯在通讯业、仪器仪表业、航海、航天业等领域中被广泛使用。李俊等[7]介绍了利用自行研制的高温烧结微波钟罩炉在氮气保护下将起始磁导率分别为7000-12000的Mn-Zn铁氧体材料加热至1430℃，保温时间为30～45min，结果表明，微波烧结后的Mn-Zn铁氧体材料比传统烧结更具有优势，体现在性能更好、反应更加迅速、降低了能耗和提高了生产效率等方面。
3.2.3 微波烧结高密度合金
因为W-Ni-Fe高密度合金具有高强度和高硬度、导电和导热性能好、热膨胀系数低、吸收射线能力强以及耐高压、耐电蚀性能优良等特点，所以在国防方面、航空航天、电子信息、能源、冶金、机械加工和核工业等领域中有着重要的的用途。彭元东等[8]以还原钨粉、羰基镍粉和羰基铁粉为原料，分别在400、500、600、700MPa的压力下进行压制，随后将压制后的样品使用微波烧结至温度分别为1460℃和1480℃，实验结果表明：微波烧结后合金的性能和压制力成正比的关系。
3.2.4 微波烧结硬质合金
WC-Co合金就有较强的抗弯性能、耐高压、较大的冲击韧性和弹性模数，以及较小的线胀系数，主要由碳化钨和钴组成。，因为它优异的性能，使得WC-Co硬质合金在切削加工、凿岩采掘、耐磨零件等领域用途广泛。
Kenneth J A Brookes[9]通过对WC-Co硬质合金热等静压加热和微波加热后各项性能参数
的比较，从表中可以看出，在同等条件下，微波烧结后各参数的性能均优异与常规烧结。
表3 WC-Co硬质合金常规烧结和微波烧结的性能对比
Table 3. Comparison of properties between conventional sintering and microwave sintering of
WC-Co cemented carbide
Powder WC-10Co WC-6Co WC-10Co-0.2VC WC-6Co-0.2VC
密度/g·cm-3 14.5 14.6 15.0 14.8 14.5 14.5 15.0 15.0 磁饱和度/% 88.1 90.2 87.4 88.4 84.3 84.5 78.2 78.3 矫顽力/A·m-1 19 024 19 263 22 845 24 516 25 950 26 507 30 646 32 397 MIC硬度HV/MPa 15 980 15 660 17 470 17 590 16 400 16 670 18 940 19 400 多孔性A02B01 A01B01 A02B01 A01B01 A01B01 A02B02 A04B02 A04B06 周健等[10]使用微波加热频率为2450MHz ，微波功率控制在0～1 kW范围，采用改进的
TE103单模腔，腔体的真空度为4.3×10-3 Pa的真空气氛中对WC-Co细晶混合粉料进行微波烧结。结果表明：烧结温度在1300℃保温时间为10min的条件下，WC-Co细晶硬质合金的相对理论密度可以达到99.8%，平均颗粒尺寸为0.8 m，硬度达到HRA91.2，抗弯强度为2200MPa，矫顽
磁力达到14.0kA·m-1；而在同样的条件下采用常规烧结的方式对WC-Co细晶硬质合金进行处
理后样品的平均颗粒尺寸升高，硬度、抗弯强度、矫顽磁力均升
D Agrawal等[11]将W+C+6Co和W+C+10Co放入2.45GHz的微波烧结装置中，相对于热等静压烧结W+C+6Co和W+C+10Co，所得到的产品更加的均匀，产品的粒度更加的细小。R?diger K等[12]用2.45GHz微波反应烧结W+C+6Co，相对于普通烧结，微波烧结后样品内部空穴的程
度下降程度明显，添加VC晶粒长大抑制剂后，微波烧结抑制WC晶粒生长效果更加显著，晶
粒粒径更加的小。
3.2.5微波烧结难熔金属
难熔金属W和Mo及其合金材料具有耐高温蠕变性能、低的塑/脆转变温度、低电阻率及
与核材料相容性好等独特的物理与力学性能，因此是理想的核基材料。此外，它也广泛应用
于超大规模集成电路、电容器、镀膜玻璃、防辐射等研究领域。
相对于传统处理工艺，在微波场中能够使用更低温度和更短时间烧结W，Mo金属粉末。D．Agrawal[13]等人使用微波烧结掺入有晶粒长大抑制剂Y2O3或HfO2的纳米钨粉，在温度为1400℃，保温时间为20min的条件下进行微波烧结，物料的亚微米结构尺寸和密度达到标准值的95%以上。
图3 纳米钨粉经1400℃×20min微波烧结的SEM图
Fig. 3. SEM diagram of nano tungsten powder sintered by microwave at 1400×20min
D．Agrawal等人在H2保护气氛下，用2.45GHz微波烧结将纳米钼粉末至1600℃，保温1min，经过处理后得到的样品的平均粒径尺寸为0.55 m，其粒径结构尺寸达到了标准值的98%。
图4 纳米钼粉末经1600℃×1min微波烧结的典型显微组织
Fig. 4. Typical microstructure of nano molybdenum powder by microwave sintering at 1600×1min
4 结论与展望
虽然微波烧结的机理还不十分了解，有待于人们进一步研究，但同传统方法相比，微波烧结具有以下优点：
1. 加热和烧结速率快。一般的物料进行常规烧结时是接受外部热源的辐射然后温度由物料的表面传递到物料内部来实现温度的均匀，而微波加热是物料内部分子进行加热而不存在温度差，因此达到快速升温的效果。
2. 降低烧结温度。微波加热所需较低的活化能，达到相同的效果时，所需要的温度低于常规烧结的温度。
3. 改进陶瓷的显微结构和提高性能。由于微波具有快速烧结的功能，因此在很大的程度上抑制了晶粒的生长，有利于获得超细晶粒结构，提高产品的强度和韧性。
4. 高效节能。由于微波直接作用在材料上被转换为热能，因此大大的降低了烧结时间和能耗。
5. 其他。因为微波加热没有发热原件，所以微波的加热温度没有上限，能够比较简单的获得超高温，对一些那处理的材料能够实现烧结；由于微波没有热惯性，可以实现瞬时升降
(a) (b) (c)
温，从而便于进行特殊的陶瓷热处理；同时可以通过改变材料内部的磁场分布和材料成分的组成，实现材料局部加热的效果来适合一些特殊的工业需求。
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微波烧结技术
微波设备烧结技术的进展及未来展望 地点:微朗科技微波实验室 单位:株洲市微朗科技有限公司 时间:2013-01-10 声明:本研究成果归株洲市微朗科技有限公司所有,仿冒必究. 材料的微波烧结开始于20世纪60年代中期，W.R.Tinga首先提出了陶瓷材料的微波烧结技术；到20世纪70年代中期，法国的J.C.Badot和A.J.Berteand开始对微波烧结技术进行系统研究。20世纪80年代以后，各种高性能的陶瓷和金属材料得到了广泛应用，相应的制备技术也成了人们关注的焦点，微波烧结以其特有的节能、省时的优点，得到了美国、日本、加拿大、英国、德国等发达国家的政府、工业界、学术界的广泛重视，我国也于1988年将其纳入“863”计划。在此期间，主要探索和研究了微波理论、微波烧结装置系统优化设计和材料烧结工艺、材料介电参数测试，材料与微波交互作用机制以及电磁场和温度场计算机数值模拟等，烧结了许多不同类型的材料。20世纪90年代后期，微波烧结已进入产业化阶段，美国、加拿大、德国等发达国家开始小批量生产陶瓷产品。其中，美国已具有生产微波连续烧结设备的能力。 1、微波烧结的技术原理 微波烧结是利用微波加热来对材料进行烧结。它同传统的加热方式不同。传统的加热是依靠发热体将热能通过对流、传导或辐射方式传递至被加热物而使其达到某一温度，热量
从外向内传递，烧结时间长，也很能得到细晶。而微波烧结则是利用微波具有的特殊波段与材料的基本细微结构耦合而产生热量，材料的介质损耗使其材料整体加热至烧结温度而实现致密化的方法。 1.1 材料中的电磁能量耗散 材料对微波的吸收是通过与微波电场或磁场耦合，将微波能转化热能来实现的。黄向东等利用麦克斯韦电磁理论，分析了微波与物质的相互作用机理，指出介质对微波的吸收源于介质对微波的电导损耗和极化损耗，且高温下电导损耗将占主要地位。在导电材料中，电磁能量损耗以电导损耗为主。而在介电材料（如陶瓷）中，由于大量的空间电荷能形成的电偶极子产生取向极化，且相界面堆积的电荷产生界面极化，在交变电场中，其极化响应会明显落后于迅速变化的外电场，导致极化弛豫。此过程中微观粒子之间的能量交换，在宏观上就表现为能量损耗。 1.2 微波促进材料烧结的机制 研究结果表明，微波辐射会促进致密化，促进晶粒生长，加快化学反应等效应。因为在烧结中，微波不仅仅只是作为一种加热能源，微波烧结本身也是一种活化烧结过程。M. A.Janny等首先对微波促进结构的现象进行了分析，测定了高纯Al2O3烧结过程中的表观活化能Ea，发现微波烧结中Ea仅为170kj/mol，而在常规电阻加热烧结中Ea=575kj/mo l，由此可推测微波促进了原子的扩散。M.A.Janny等进一步用18O示踪法测量了Al2O3单晶的扩散过程，也证明微波加热条件下扩散系数高于常规加热时的扩散系数。S.A.Freem an等的实验结果表明，微波场具有增强离子电导的效应。认为高频电场能促进晶粒表层带电空位的迁移，从而使晶粒产生类似于扩散蠕动的塑性变形，从而促进了烧结的进行。Birnboin等分析了微波场在2个相互接触的介电球颗粒间的分布，发现在烧结颈形成区域，电场被聚焦，颈区域内电场强度大约是所加外场的10倍，而颈区空隙中的场强则是外场的
粉末冶金的烧结技术
粉末冶金的烧结技术 作者：本站整理文章来源：本站搜集点击数：466 更新时间：2008-3-17 16:03:20 1.烧结的方法 不同的产品、不同的性能烧结方法不一样。 ⑴按原料组成不同分类。可以将烧结分为单元系烧结、多元系固相烧结及多元系液相烧结。 单元系烧结是纯金属（如难熔金属和纯铁软磁材料）或化合物(Al2O3、B4C、BeO、M oSi2等)熔点以下的温度进行固相烧结。多元系固相烧结是由两种或两种以上的组元构成的烧结体系，在其中低熔成分的熔点温度以下进行的固相烧结。粉末烧结合金多属于这一类。如Cu-Ni、Fe-Ni、Cu-Au、W-Mo、Ag-Au、Fe-Cu、W-Ni、Fe-C、Cu-C、Cu-W、Ag -W等。多元系液相烧结以超过系统中低熔成分熔点的温度进行的烧结。如W-Cu-Ni、W-Cu、WC-Co、TiC-Ni、Fe-Cu(Cu>10%、Fe-Ni-Al、Cu-Pb、Cu-Sn、Fe-Cu(Cu<10%)等 ⑵按进料方式不同分类。分为为连续烧结和间歇烧结。 连续烧结 烧结炉具有脱蜡、预烧、烧结、制冷各功能区段，烧结时烧结材料连续地或平稳、分段地完成各阶段的烧结。连续烧结生产效率高，适用于大批量生产。常用的进料方式有推杆式、辊道式和网带传送式等。
间歇烧结 零件置于炉内静止不动，通过控温设备，对烧结炉进行需要的预热、加热及冷却循环操作，完成烧结材料的烧结过程。间歇烧结可依据炉内烧结材料的性能确定合适的烧结制度，但生产效率低，适用于单件、小批量生产，常用的烧结炉有钟罩式炉、箱式炉等。 除上述分类方法外。按烧结温度下是否有液相分为固相烧结和液相烧结；按烧结温度分为中温烧结和高温烧结（1100～1700℃），按烧结气氛的不同分为空气烧结，氢气保护烧结（如钼丝炉、不锈钢管和氢气炉等）和真空烧结。另外还有超高压烧结、活化热压烧结等新的烧结技术。 2.影响粉末制品烧结质量的因素 影响烧结体性能的因素很多，主要是粉末体的性状、成形条件和烧结的条件。烧结条件的因素包括加热速度、烧结温度和时间、冷却速度、烧结气氛及烧结加压状况等。 ⑴烧结温度和时间 烧结温度的高低和时间的长短影响到烧结体的孔隙率、致密度、强度和硬度等。烧结温度过高和时间过长，将降低产品性能，甚至出现制品过烧缺陷；烧结温度过低或时间过短，制品会因欠烧而引起性能下降。 ⑵烧结气氛
先进制造技术的现状和发展趋势
先进制造技术的现状和发展趋势xxxx xxx xxxxxxxxx 先进制造技术不仅是衡量一个国家科技进展水平的重要标志，也是国际间科技竞争的重点。我国正处于工业化经济进展的关键时期，制造技术是我们的薄弱环节。只有跟上进展先进制造技术的世界潮流，将其放在战略优先地位，并以足够的力度予以实施,，进一步推进国企改革，推动建立强大的企业集团。推进技术创新，推动大型企业尽快建立技术开发中心，广泛吸引人才，在重大技术创新项目中实行产学研结合，才能尽快缩小同发达国家的差距，才能在猛烈的市场竞争中立于不败之地。本文将详细介绍先进制造技术的含义、特点以及在我国的进展状况和进展趋势。 1 先进制造技术的含义和特点 1.1 含义 先进制造技术（AMT）是以人为主体，以运算机技术为支柱，以提升综合效益为目的，是传统制造业持续地吸取机械、信息、材料、能源、环保等高新技术及现代系统治理技术等方面最新的成果，并将其综合应用于产品开发与设计、制造、检测、治理及售后服务的制造全过程，实现优质、高效、低耗、清洁、灵敏制造，并取得理想技术经济成效的前沿制造技术的总称。 1.2 先进制造技术的特点 1）是面向工业应用的技术先进制造技术并不限于制造过程本身，它涉及到产品从市场调研、产品开发及工艺设计、生产预备、加工制造、售后服务等产品寿命周期的所有内容，并将它们结合成一个有机的整体。 2）是驾驭生产过程的系统工程先进制造技术专门强调运算机技术、信息技术、传感技术、自动化技术、新材料技术和现代系统治理技术在产品设计、制造和生产组织治理、销售及售后服务等方面的应用。它要持续吸取各种高新技术成果与传统制造技术相结合，使制造技术成为能驾驭生产过程的物质流、能量流和信息流的系统工程。 3）是面向全球竞争的技术随着全球市场的形成，使得市场竞争变得越来越猛烈，先进制造技术正是为适应这种猛烈的市场竞争而显现的。因
微波烧结炉操作说明
微波烧结炉操作说明 大连交通大学环境与化学工程学院 物质吸收微波的能力，由介质损耗因数决定，介质损耗大，则加热后温度高。物质不吸收微波，需用碳化硅坩埚提高加热效果。 1. 开总电闸、机柜电闸。 2. 打开磁控管冷却水的进水阀，水流量大于199，调至1000左右流量。 3. 观察机柜中各冷却水软管是否渗水、漏水。如有此现象，停止操作，待修。 4. 样品放置，石英转盘上依次放置保温砖、保温棉，坩埚用保温棉包裹。 5. 红外对焦，按一下红外对焦仪的最上按钮，可看到红外焦点，使焦点对准坩埚中心；对焦后，关闭红外对焦，并确认。 6. 关闭炉门，如果炉门右侧有缝隙，需将炉门轴的连接处向里推。 7. 确认控制面板的“放气阀”关，机柜中手动放气白阀关，真空泵抽气阀关，真空泵水阀开，点控制面板的“真空1”，打开真空泵，微开真空泵手动抽气阀，顺序不可颠倒。（如果颠倒顺序，由于抽气瞬间的气量太大，真空泵的出水管会剧烈震动，水四处喷溅）。 8. 设置真空上下限，控制面板中真空度，点上限，设置3.0 KPa，点下限，设为2.0 KPa，真空度在上下限之间变动，最低真空度由水环泵的特性决定。（真空抽气管处的自动阀动作：真空泵启动，电子抽气阀开，开始抽气，至真空下限值，阀关闭，炉腔压力回升至上限值，阀开，继续抽气，即上限值为阀开启，下限值为阀关闭） 9. 设置温控仪的加热程序 长按SET键，4 s后进入编程，依次按SET，分别显示TD（00是以秒计时、01是以分钟计时）、STA（00，加热起始段号）、LOOP（00，程序运行终止后，再次重复运行的起始段号，适用于多次热处理），以上默认设定值均不动。 以下参数可以更改，TI00是加热起始段的加热时间，SU00是加热起始段的终止温度，“∧”键增加设定值，“∨”键减小设定值，“<”光标左移，可修改光标处的数字，每个参数设定完后，点SET保存，同时显示可修改的下一参数，以此类推，依次设定TI01、SU01、TI02、SU02、TI03、SU03……，最后一段，加热终止，TI**的设定值为0，SU**的设定值为0，程序运行至该段，微波停止加热。长按SET键，退出至实时显示界面。 注意：①温控仪的最低设定、实时显示温度为350℃；②SU00的设定值应超过350℃，（否则温度显示实际值一直为350℃，故障）TI00是350℃至SU00目标值的时间。②如实时显示界面的当前加热段不是起始加热段00，应按SET键同时按“<”，进入起始加热段，即
我国的先进制造技术研究现状及发展趋势
中国先进制造技术的发展趋势 随着科学技术的进步以及新的管理思想、管理模式和生产模式的引进，近年来，先进制造技术在机械加工领域中的应用越来越广泛，越来越深入。机械制造技术是研究产品设计、生产、加工制造、销售使用、维修服务乃至回收再生的整个过程的工程学科,是以提高质量、效益、竞争力为目标,包含物质流、信息流和能量流的完整的系统工程。改革开放以来，随着科学技术的飞速发展和市场竞争日益激烈，越来越多的制造企业开始将大量的人力、财力和物力投入到先进的制造技术和先进的制造模式的研究和实施策略之中，我国制造科学技术有日新月异的变化和发展，但与先进的国家相比仍有一定差距，为了迎接新的挑战，必须认清制造技术的发展趋势，缩短与先进国家的差距，使我国的产品上质量、上效率、上品种和上水平，以增强市场竞争力，因此，对制造技术及制造模式的研究和实施是摆在我们面前刻不容缓的重要任务，以实现我国机械制造业跨入世界先进行列。 一先进制造技术概述 （1）先进制造技术的体系结构及分类 先进制造技术是系统的工程技术，可以划分为三个层次和四个大类。 三个层次：一是优质、高效、低耗、清洁的基础制造技术。这一层次的技术是先进制造技术的核心，主要由生产中大量采用的铸造、锻压、焊接、热处理、表面保护、机械加工等基础工艺优化而成。二是新型的制造单元技术。这是制造技术与高技术结合而成的崭新制造技术。如制造业自动化单元技术、极限加工技术、质量与可靠性技术、新材料成型与加工技术、激光与高密度能源加工技术、清洁生产技术等。三是先进制造的集成技术。这是运用信息技术和系统管理技术，对上述两个层次进行技术集成的结果，系统驾驭生产过程中的物质流、能量流和信息流。如成组技术（CT）、系统集成技术（SIT）、独立制造岛（AMI）、计算机集成制造系统（CIMS）等。 四个大类：一是现代设计技术，是根据产品功能要求，应用现代技术和科学知识，制定方案并使方案付诸实施的技术。它是门多学科、多专业相互交叉的综合性很强的基础技术。现代设计技术主要包括：现代设计方法，设计自动化技术，工业设计技术等；二是先进制造工艺技术，主要包括精密和超精密加工技术、精密成型技术、特种加工技术、表而改性、制模和涂层技术；三是制造自动化技术，其中包括数控技术、工业机器人技术、柔性制造技术、计算机集成制造技术、传感技术、自动检测及信号识别技术和过程设备工况监测与控制技术等；四是系统管理技术，包括工程管理、质量管理、管理信息系统等，以及现代制造模式（如精益生产、CIMS、敏捷制造、智能制造等）、集成化的管理技术、企业组织结构与虚拟公司等生产组织方法。 （2）先进制造技术的特点 先进性：作为先进技术的基础——制造技术，必须是经过优化的先进工艺。因此，先进制造技术的核心和基础必须是优质、高效、低耗、清洁的工艺。它从传统工艺发展起来，并与新技术实现了局部或系统集成。 通用性：先进制造技术不是单独分割在制造过程的某一环节，它覆盖了产品设计、生产设备、加工制造、维修服务、甚至回收再生的整个过程。 系统性：随着微电子、信息技术的引入，先进制造技术能驾驭信息生成、采集、传递、反馈、调整的信息流动过程。先进制造技术能驾驭生产过程的物质流、能源流和信息流的系统工程。 集成性：先进制造技术由于专业、学科间的不断渗透、交叉、融合，界限逐渐淡化甚至
金属微波烧结原理与研究现状
金属材料微波烧结研究现状 陈鼎，李林，陈振华 湖南大学材料科学与工程学院长沙410083 摘要：微波烧结是近年来广泛研究的一种全新的烧结技术，已经在金属，陶瓷以及复合材料取得越来越广泛的应用。本文针对微波烧结在金属材料领域的国内外研究现状，从金属微波烧结的特点以及在金属材料领域的一些较为典型的应用实例进行了较为全面的介绍。 关键词：微波烧结；金属；特点 Status Of Microwave Sintering In Metal Field CHEN Ding, LI Lin, CHEN Zheng-hua Materials Science and Engineering, Hunan University, 410083, Changsha，China Abstract:Microwave sintering has emerged in recent years as a new method for sintering a variety of materials that has shown signi?cant advantage s against conventional sintering procedures. This review article firstly provides a summary of fundamental theoretical aspects of microwave sintering, and then advantages of microwave sintering against conventional methods are described. At the end, some applications of microwave sintering in Metal field are mentioned which so far have manifested the advantages of this novel method. Key words: microwave sintering; metal;characteristics 1 前言 微波烧结是近年来迅速发展起来的一种加热烧结的新技术，它不同于通过传导、辐射、对流机制传递热量的传统加热烧结方法，而是利用微波的特殊波段与材料的基本结构耦合而产生热量，通过材料的介质损耗使得材料整体被加热至烧结温度而实现致密化[1-3]，从而具有烧结温度低、烧结周期短、能量损耗低，环境友好等特点，符合当前发展绿色工业的趋势，迅速成为各国学者研究的热点。20世纪60年代，Tinga首先在陶瓷材料的制备中应用了微波烧结技术[4]，同时，关于材料介质特性的研究获得了突破性进展，这为微波烧结的应用奠定了理论基础。随后，世界能源危机的爆发推动了各国学者对微波烧结技术的进一步研究，至今，微波烧结技术已成功应用于制备各种陶瓷材料、金属材料、复合材料等[5-7]。在研究早期，人们普遍认为块状金属会反射微波，且具有等离子放电和电弧放电
陶瓷材料的微波烧结特性及应用
第24卷 第5期 2002年5月武 汉 理 工 大 学 学 报JOURNAL OF W UHAN UN I VERSI T Y OF TECHNOLOG Y V o l .24 N o.5 M ay .2002文章编号:167124431(2002)0520043204 陶瓷材料的微波烧结特性及应用3 王 念 周 健(武汉理工大学) 摘 要: 介绍了微波烧结陶瓷材料的应用历史、基本原理,分析了陶瓷材料的微波烧结特性和微波烧结在氧化物陶瓷、非氧化物陶瓷及透明陶瓷方面的应用,指出了应用中存在的一些亟待解决的问题,展望了微波烧结陶瓷材料的应用前景。 关键词: 微波加热; 微波烧结; 陶瓷材料 中图分类号: TQ 17012文献标识码: A 收稿日期:2001212208. 作者简介:王 念(19772),男,硕士生;武汉,武汉理工大学材料复合新技术国家重点实验室(430070).3武汉市晨光计划(20005004034)1 微波是一种电磁波,它遵循光的有关定律,可以被物质传递、吸收或反射,同时还能透过各种气体,很方便地实现在各种气氛保护下的微波加热及有气相参与的合成反应[1]。材料在微波场中可简要地分为下列三种类型[2]:(1)微波透明型材料:主要是低损耗绝缘体,如大多数高分子材料及部分非金属材料,可使微波部分反射及部分穿透,很少吸收微波。这类材料可以长期处于微波场中而不发热,可用作加热腔体内的透波材料。(2)全反射微波材料:主要是导电性能良好的金属材料,这些材料对微波的反射系数接近于1,仅极少数 入射的微波能量能透入,可用作微波加热设备中的波导、微波腔体、搅拌器等。 (3)微波吸收型材料:主要是一些介于金属与绝缘体之间的电介质材料,包括纺织纤维材料、纸张、木材、陶瓷、水、石蜡等。 微波加热技术早在20世纪40年代末期就已产生,50年代美国的V on H i ppel 在材料介质特性方面的开创性研究为微波加热的应用奠定了基础[3]。微波烧结就是利用微波加热原理来对材料进行的烧结。作为一种新型的陶瓷加工技术,微波烧结的应用时间并不长。加拿大的W .R .T inga 等人在60年代末期最早尝试了用微波加热及烧结陶瓷材料,并获得了初步成功[2]。进入80年代以后,人们对微波烧结技术进行了广泛而深 入的研究,并成功的制备出了A l 2O 3、B 4C 、Y 2O 32Zr O 2、Si O 2、T i O 2、ZnO 等陶瓷材料[3]。 1 微波烧结陶瓷材料的基本原理 1.1 微波烧结的微观机理 陶瓷材料在微波电磁场的作用下,会产生如电子极化、原子极化、偶极子转向极化和界面极化等介质极化[4],参加极化的微观粒子种类不同,建立或消除极化的时间周期也不一样。由于微波电磁场的频率很高,使材料内部的介质极化过程无法跟随外电场的变化,极化强度矢量P 会滞后于电场强度矢量E 一个角度,导致与电场同相的电流产生,这就构成了材料内部的耗散。在微波波段,主要是偶极子转向极化和界面极化产生的吸收电流构成材料的功率耗散。 微波烧结的成功与否,关键取决于材料自身的特性,如介电性能、磁性能以及导电性能等。当微波穿透和传播到介电材料中时,内部电磁场使电子、离子等产生运动,而弹性惯性和摩擦力使这些运动受到阻碍,从而引起了损耗,这就产生了体加热[5]。从满足微波烧结的角度出发,陶瓷材料应具有的最重要特性是损耗正切 tg ?[6],它表征了材料将所吸收的微波能转化为热能的能力;同时为达到材料与微波的最佳耦合状态,一个 适中的相对介电常数Ε 和较高的介电损耗因子Ε 是必须的,因为Ε 表征了微波通过材料的能力,而Ε 则表
粉末冶金烧结技术的研究进展
总第56期第4期 贵阳金筑大学学报 2004年12月 粉末冶金烧结技术的研究进展 林 芸 ① (西安交通大学材料科学与工程学院 西安 710049) 摘 要:烧结作为粉末冶金最重要的一个工艺环节一直以来是人们研究的重点,介绍粉末冶金烧结技术的研究进展,以体现烧结在粉末冶金中的重要地位,推进新材料制备技术的发展。 关键词:粉末冶金 烧结 新技术中图分类号:TF124 文献标识码:B 文章编号:1671-3621(2004)04-0106-0108 现代科学技术的不断发展牵引着工程材料向着复合化、高性能化、功能化、结构功能一体化和智能化方向发展,各行业对材料的性能提出了越来越高的要求。在不断开发新材料的同时,人们也在不断地寻求新型材料的制备方法,小型化、自动化、精密化、省能源、无污染的材料制备方法成为人们追求的目标。现代粉末冶金技术由于其少切屑、无切屑及近净成形的工艺特点,在新材料的制备中发挥了越来越大的作用。它的低耗、节能、节材,易控制产品孔隙度,易实现金属-非金属复合,金属-高分子复合等特点使其成为制取各种高性能结构材料、特种功能材料和极限条件下工作材料的有效途径[1],受到了人们的广泛关注。 从现代复合材料技术的理论来看,粉末冶金复合技术从微观上改变了单一材料的性能,依靠扩散流动使物质发生迁移,同时原材料的晶体组织发生变化,最终“优育”出高性能的复合材料。而烧结作为粉末冶金生产过程中最重要的工序,一直以来是人们研究的重点,各种促进烧结的方法不断涌现,对改进烧结工艺,提高粉末冶金制品的力学性能,降低物质与能源消耗,起了积极的作用。本文简单介绍近几年出现的几种烧结新技术,以期反映粉末冶金在高技术领域所起的重要作用。 1、放电等离子体烧结(Spark Plasma Sintering , SPS ) 放电等离子体烧结(SPS )也称作等离子体活化 烧结(Plasma Activated Sintering ,PAS )或脉冲电流热压烧结(Pulse Current Pressure Sintering ),是自90年代以来国外开始研究的一种快速烧结新工艺[2]。由于它融等离子体活化、热压、电阻加热为一体,具有烧结时间短、温度控制准确、易自动化、烧结样品颗粒均匀、致密度高等优点,仅在几分钟之内就使烧结产品的相对理论密度接近100%,而且能抑制样品颗粒的长大,提高材料的各种性能,因而在材料处理过程中充分显示了优越性。 将瞬间、断续、高能脉冲电流通入装有粉末的模具上,在粉末颗粒间即可产生等离子放电,由于等离子体是一种高活性离子化的电导气体,因此,等离子体能迅速消除粉末颗粒表面吸附的杂质和气体,并加快物质高速度的扩散和迁移,导致粉末的净化、活化、均化等效应。第三代SPS 设备采用的是开关直流脉冲电源,在50Hz 供电电源下,发生一个脉冲的时间为312ms ,由于强脉冲电流加在粉末颗粒间,即可产生诸多有利于快速烧结的效应。首先,由于脉冲放电产生的放电冲击波以及电子、离子在电场中反方向的高速流动,可使粉末吸附的气体逸散,粉末表面的起始氧化膜在一定程度上可被击穿,使粉末得以净化、活化;其次,由于脉冲是瞬间、断续、高频率发生, ? 601?①收稿日期:2004-6-10作者简介:林芸(1965-),女,高级工程师,西安交通大学材料与工程学院在读工程硕士,主要研究方向:金属基复合材料制备工艺。
先进制造技术的现状和发展趋势
先进制造技术的现状和发展趋势 xxxx xxx xxxxxxxxx 先进制造技术不仅是衡量一个国家科技进展水平的重要标志，也是国际间科技竞争的重点。我国正处于工业化经济进展的关键时期，制造技术是我们的薄弱环节。只有跟上进展先进制造技术的世界潮流，将其放在战略优先地位，并以足够的力度予以实施,，进一步推进国企改革，推动建立强大的企业集团。推进技术创新，推动大型企业尽快建立技术开发中心，广泛吸引人才，在重大技术创新项目中实行产学研结合，才能尽快缩小同发达国家的差距，才能在猛烈的市场竞争中立于不败之地。本文将详细介绍先进制造技术的含义、特点以及在我国的进展状况和进展趋势。 1 先进制造技术的含义和特点 1.1 含义 先进制造技术（AMT）是以人为主体，以运算机技术为支柱，以提高综合效益为目的，是传统制造业不断地吸取机械、信息、材料、能源、环保等高新技术及现代系统治理技术等方面最新的成果，并将其综合应用于产品开发与设计、制造、检测、治理及售后服务的制造全过程，实现优质、高效、低耗、清洁、灵敏制造，并取得理想技术经济成效的前沿制造技术的总称。 1.2 先进制造技术的特点 1）是面向工业应用的技术先进制造技术并不限于制造过程本身，它涉及到产品从市场调研、产品开发及工艺设计、生产预备、加工制造、售后服务等产品寿命周期的所有内容，并将它们结合成一个有机的整体。 2）是驾驭生产过程的系统工程先进制造技术专门强调运算机技术、信息技术、传感技术、自动化技术、新材料技术和现代系统治理技术在产品设计、制造和生产组织治理、销售及售后服务等方面的应用。它要不断吸取各种高新技术成果与传统制造技术相结合，使制造技术成为能驾驭生产过程的物质流、能量流和信息流的系统工程。 3）是面向全球竞争的技术随着全球市场的形成，使得市场竞争变得越来越猛烈，先进制造技术正是为适应这种猛烈的市场竞争而显现的。因此，一个国家的先进制造技术，它的主体应该具有世界先进水平，应能支持该国制造业在全球市场的竞争力 2 先进制造技术的组成 先进制造技术是为了适应时代要求提高竞争能力，对制造技术不断优化和推陈出新而形
先进制造技术的现状和发展趋势
先进制造技术的现状和发展趋势
摘要近年来, 制造业出现了世界范围的研究并采用“先进制造技术”的浪潮，先进制造技术已成为当代国际间的科技竞争的重点。本文论述了先进制造技术的发展现状与发展趋势，指出：信息化、精密化、集成化、柔性化、动态化、虚拟化、智能化、绿色化将是未来制造技术的必然发展方向。 1.先进制造技术简介 1.1先进制造技术的定义 先进制造技术AMT(advanced manufacturing technology)是制造业不断吸收机械、电子、信息(计算机与通信、控制理论、人工智能等)、能源及现代系统管理等方面的成果，并将其综合应用于产品设计、制造、检测、管理、销售、使用、服务乃至回收的全过程，以实现优质、高效、低耗、清洁和灵活生产，提高对动态多变的产品市场的适应能力和竞争能力的制造技术的总称。它集成了现代科学技术和工业创新的成果，充分利用了信息技术，使制造技术提高到新的高度。先进制造技术是不断利用新技术逐步发展和完善的技术，因而它具有动态性和相对性。先进制造技术以提高企业竞争能力为目标,应用于产品的设计、加工制造、使用维修、甚至回收再生的整个制造过程，强调优质、高效、清洁、灵活生产，体现了环境保护与可持续发展和制造的柔性化。 1.2 先进制造技术的内涵和技术构成 先进制造技术的技术构成可以分为以提高生产效率和快速响应市场需求为 目的的技术构成和以满足特种需求为目的的技术构成。 以提高生产效率和快速响应市场需求为目的的技术构成强调制造系统与制 造过程的柔性化、集成化和智能化。包括： (1) 系统理论与技术(着重制造系统组织优化与运行优化,以提高制造系统的整体柔性与效率) 。 (2) 制造过程的单元技术(着重制造过程的优化,以提高单元的效率与精 度) 。系统理论与技术涉及范围包括：CIMS、敏捷制造、精益生产、智能制造等。制造过程单元技术涉及的范围包括：设计理论与方法、并行工程、系统优化、运行、控制、管理、决策与自组织技术、虚拟制造技术、制造过程智能检测、信息处理、状态检测、补偿与控制、制造设备的自诊断与自修复、智能机器人技术、
氧化铝陶瓷的微波烧结
《硅灰石、氧化铝、钛酸钙等陶瓷材料制备》实验报告 ---------------氧化铝陶瓷的微波烧结 1、引言 1.1氧化铝陶瓷材料的结构、性能及应用背景 1.11氧化铝陶瓷材料的结构 氧化铝陶瓷是一种以α-Al2O3为主晶相的陶瓷材料，氧化铝含量一般在75~99.9%之间，通常习惯以氧化铝的含量来分类。氧化铝的含量在75%左右称为“75瓷”，含量在85%左右称作“85瓷”，含量在99%左右称作“99瓷”。含量在99%以上的称作刚玉瓷或纯刚玉瓷。 氧化铝有α（刚玉型）、β、γ、δ等11种变体，其中主要是α、γ两种晶型，而且只有一种热力学稳定相，即α氧化铝。而β氧化铝是含碱的铝酸盐(R2O·11Al2O3或 RO·6Al2O3)。它们的结构各不相同。 1.12氧化铝陶瓷材料的性能及应用背景 （1）机械强度高：氧化铝烧结后的抗弯强度可达250MPa,热压产品可达500MPa。氧化铝的成分愈纯，强度愈高。强度在高温下可维持到900℃。利用氧化铝陶瓷的这一性质可以制成装置瓷和其他机械构件。 （2）电阻率高，电绝缘性好：氧化铝的常温电阻率约为1015Ω·cm，绝缘强度15Kv/mm，利用其绝缘性和强度可制成各种基板、管座、火花塞和电路外壳等 （3）硬度高：莫氏硬度为9，加上优良的抗磨损性，所以广泛地用以制造刀具、磨轮、磨料、拉丝模、挤压模、轴承等。用A12O3陶瓷刀具加工汽车发动机和飞机零件时，可以以高的切削速度获得高的精度。 （4）熔点高，抗腐蚀：氧化铝的熔点为2050℃，能较好地抵抗一些熔融金属的侵蚀，可用作耐火材料、炉管，热电偶保护套等。 （5）化学稳定性好：许多复合的硫化物、磷化物、砷化物、碘化物、氧化物以及硫酸、盐酸、硝酸、氢氟酸不与A12O3作用。因此A12O3可制备人体关节、人工骨等生物陶瓷材料。（6）光学特性：氧化铝陶瓷可以制成用于高压纳灯的透明陶瓷灯管。透明氧化铝陶瓷的熔点高达2050℃，能在1600℃的环境里不受钠蒸气的腐蚀，而且可以通过95％的光线。有了它，高压钠灯才在1960年诞生，并经过不断改进，得到了实际应用。此外，透明陶瓷还适用于制造其他新型灯具，如钾灯、铯灯、金属卤化物灯等。 1.2本实验的实验目的及设计思路 1.21实验目的 ①掌握特种陶瓷的制备工艺与原理；②解陶瓷烧结原理；③解陶瓷制备常用设备工作原理与操作方法。 1.22设计思路 完成一种特种陶瓷的制备全过程，包括粉末制备、成形、烧结及密度或孔隙率的测量、数据记录、设备操作，并写出实验报告。 2、实验设计 2.1瓷材料制备工艺步骤及原理 （1）粉末的制备 根据所要制备的特种陶瓷的成分，合成并制备出符合要求的陶瓷粉末。其过程主要包括：由陶瓷成分，选择合适的化工原料及成分配比，经球磨混合后在一定温度下煅烧，随后采用高能球磨方法制得陶瓷粉末。
微波高温烧结技术资料
微波烧结设备技术专利分析（二）——主要技术领域 微波烧结技术的发展已经历了几十年，虽然还有很多不成熟、不完善的地方，但是，它具有常规技术无法比拟的优点，预示了它广阔的发展前景。首先，作为一种省时、节能、节省劳动、无污染的技术，微波烧结能满足当今节约能源、保护环境的要求；其次，它所具有的活化烧结的特点有利于获得优良的显微组织，从而提高材料性能；再次，微波与材料耦合的特点，决定了用微波可进行选择性加热，从而能制得具有特殊组织的结构材料，如梯度功能材料。这些优势使得微波烧结在高技术陶瓷及金属陶瓷复合材料制备领域具有广阔的前景。 各种材料的介电损耗特性随频率、温度和杂质含量等的变化而变化，由于自动控制的需要，与此相关的数据库还需要建立。微波烧结的原理也需要进一步研究清楚。由于微波烧结炉对产品的选择性强，不同的产品需要的微波炉的参数有很大差异，因此，微波烧结炉的设备需要投资增大。今后微波烧结设备的方向是用模块化设计与计算机控制相结合。 介于此，从主要技术领域方向研究微波烧结设备技术动向具有对未来发展方向的预测作用，通过相关技术的研读和分析，以期对相关技术人员予以参考和借鉴。 （一）2000-2009年专利技术领域分布 上图中相关的IPC分类如下：
C04B35622: 形成工艺;准备制造陶瓷产品的无机化合物的加工粉末 H01B312: 陶瓷 C04B3564: 焙烧或烧结工艺 C04B35462: 以钛酸盐为基料的 C04B35495: 以氧化钒、氧化铌、氧化钽、氧化钼或氧化钨或与其他氧化物（例如钒酸盐、铌酸盐、钽酸盐、钼酸盐或钨酸盐）的固溶体为基料的 （二）按年度分布的专利技术领域分布 从上图中数据可以看出，从2005年到2009年，总体专利数量在增加，同时相应的主要技术领域也比较固定，在C04B水泥;混凝土;人造石;陶瓷;耐火材料领域中，每年的增长速度最快，其次是H01B 电缆;导体;绝缘体;导电、绝缘或介电材料的选择领域，所以，在这一技术领域中，研究的方向比较固定，也比较集中。 参考文献
粉末冶金常识
粉末冶金常识 1、粉末冶金常识之什么是粉末冶金？ 粉末冶金是一门制造金属粉末，并以金属粉末（有时也添加少量非金属粉末）为原料，经过混合、成形 和烧结，制造材料或制品的技术。它包括两部分内容，即：（1）制造金属粉末（也包括合金粉末，以下统称“金属粉末“）。 （2）用金属粉末（有时也添加少量非金属粉末）作原料，经过混合、成形和烧结，制造材料（称为“粉末冶金材料“）或制品（称为“粉末冶金制品“）。 2、粉末冶金常识之粉末冶金最突岀的优点是什么？ 粉末冶金最突岀的优点有两个： （1）能够制造目前使用其他工艺无法制造或难于制造的材料和制品，如多孔、发汗、减震、隔音等材料和 制品，钨、钼、钛等难熔金属材料和制品，金属-塑料、双金属等复合材料及制品。 （2）能够直接制造岀合乎或者接近成品尺寸要求的制品，从而减少或取消机械加工，其材料利用率可以高 达95%X上，它还能在一些制品中以铁代铜，做到了“省材、节能“。 粉末冶金件 3、粉末冶金常识之什么是"铁基"？什么是铁基粉末冶金？ 铁基是指材料的组成是以铁为基体。铁基粉末冶金是指用烧结（也包括粉末锻造）方法，制造以铁为主要成分的粉末冶金材料和制品（铁基机械零件、减磨材料、摩擦材料，以及其他铁基粉末冶金材料）的工艺总称。 4、粉末冶金常识之用于粉末冶金的粉末制造方法主要有哪几类？ 粉末制造方法主要有物理化学法和机械粉碎法两大类。前者包括还原法、电解法和羰基法等；后者包括研磨法和雾化法。 5、粉末冶金常识之用还原法制造金属粉末是怎么回事？ 该法是用还原剂把金属氧化物中的氧夺取出来，从而得到金属粉末的一种方法。 6、粉末冶金常识之什么叫还原剂？ 还原剂是指能够夺取氧化物中氧的物质。制取金属粉末所用的还原剂，是指能够除掉金属氧化物中氧的物质。就金属氧化物而言，凡是与其中氧的亲合力大于这种金属与氧的亲合力的物质，都称其为这种金属氧化物的还原剂。 7、粉末冶金常识之粉末还原退火的目的是什么？ 粉末还原退火的目的主要有以下三个方面：（1）去除金属粉末颗粒表面的氧化膜；（2）除掉颗粒表面吸附的气体和水分等异物；（3 ）消除颗粒的加工硬化。 粉末冶金工艺流程图 8、粉末冶金常识之用于粉末冶金的粉末性能测定一般有哪几项？ 用于粉末冶金的粉末性能测定一般有三项：化学成分、物理性能和工艺性能。9、用于粉末冶金的粉末物 理性能主要包括那几项？ 用于粉末冶金的粉末物理性能主要包括以下三项：（ 1）粉末的颗粒形状；（ 2）粉末的粒度和粒度组成；（3）粉末的比表面。
先进制造技术的应用与发展剖析
毕业设计论文 作者学号 系部机电学院 专业机电一体化技术 题目先进制造技术的应用与发展 指导教师 评阅教师 完成时间：2014 年4月26 日
毕业设计(论文)中文摘要
目录 1 绪论 (4) 1.1先进制造技术的概述 (4) 2 先进制造技术的现状 (5) 3 先进制造技术的应用 (6) 4 先进制造技术的应用举例 (7) 4.1在产品制造过程与工艺技术中的应用 (7) 5 先进制造技术发展展望 (8) 6 计算机集成制造系统 (10) 6.1 CIMS 系统的功能组成 (11) 6.2 CIMS 系统的技术优势分析 (11) 6.2.1保障和提高了新产品开发的质量 (11) 6.2.2 缩短了新产品的上市周期 (12) 7 加工技术 (12) 7.1 超精密加工的技术范畴 (12) 7.2 超精密加工的关键技术 (13) 7.2.1 主轴 (13) 7.2.2 直线导轨 (13) 7.2.3 传动系统 (14) 7.3数控技术（Numerical Control（NC）） (14) 7.3.1 数控技术是应用制造技术的基础和核心 (15) 7.3.2数控技术的推广应用给机械制造业带来了重大变革 (15) 结论 (16) 致谢 (16) 参考文献: (17)
1绪论 1.1先进制造技术的概述 先进制造技术(Advanced Manufacturing Technology)，人们往往用AMT 来概括由于微电子技术、自动化技术、信息技术等给传统制造技术带来的种种变化与新型系统。具体地说，就是指集机械工程技术、电子技术、自动化技术、信息技术等多种技术为一体所产生的技术、设备和系统的总称。主要包括：计算机辅助设计、计算机辅助制造、集成制造系统等。AMT是制造业企业取得竞争优势的必要条件之一，但并非充分条件，其优势还有赖于能充分发挥技术威力的组织管理，有赖于技术、管理和人力资源的有机协调和融合。先进制造技术在传统制造技术的基础上融合了计算机技术、信息技术、自动控制技术及现代管理理念等，所涉及的内容非常广泛，学科跨度大。本书围绕先进制造技术的各主题，系统地介绍了各先进制造技术的基本知识、关键技术及其在实际中的应用等。制造技术是使原材料成为人们所需产品而使用的一系列技术和装备的总称，是涵盖整个生产制造过程的各种技术的集成。从广义来讲，它包括设计技术、加工制造技术、管理技术等三大类。其中设计技术是指开发、设计产品的方法；加工制造技术是指将原材料加工成所设计产品而采用的生产设备及方法；管理技术是指如何将产品生产制造所需的物料、设备、人力、资金、能源、信息等资源有效地组织起来，达到生产目的的方法。 具体地说, 先进制造技术是制造业不断吸收信息技术和现代管理技术的成果, 并将其综合应用于产品设计、加工、检测、管理、销售、使用、服务乃至回收的制造全过程, 以实现优质、高效、低耗、清洁、灵活生产, 提高对动态多变的市场的适应能力和竞争能力的制造技术的总称。与传统的制造技术相比, 当代的先进制造技术以其高效率、高品质和对于市场变化的快速响应能力为主要特征。先进制造技术是生产力的主要构成因素, 是国民经济的重要支柱。它担负着为国民经济各部门和科学技术的各个学科提供装备、工具和检测仪器的重要任务, 成为国民经济和科学技术赖以生存和发展
微波烧结原理与应用
微波加熱原理： 傳統固態燒結：能量來自電熱發熱體，藉由熱對流方式將熱由材料表面傳導至材料內部，屬於外向(extrinsic)性質 。 微波燒結：利用材料本身與微波作用，藉由吸收微波能量，使材料由內部到整體一起發熱，屬於內向(intrinsic) 性質。 微波吸收方式：在離子鍵化合物(如部份陶瓷材料)中對微波吸收效果的貢獻來自三方面： 1. 離子導電 (ionic conduction) 2. 離子跳動弛緩 (ionic jump relaxation) 及 3. 多重聲子弛緩過程 (multi-phonon relaxation process)，對微波吸收的貢獻主要來自介電損失(tangent loss)ε“=ε＂1+ε“2 +ε＂3 , 其中，ε“1, ε＂2 ,ε“3, 分別代表離子導電、離子跳動弛緩及多重聲子弛緩過程的貢獻。 微波加熱特徵： 微波燒結是材料本身吸收而發熱，所以是整個材料一起加熱，材料本身即類似傳統電熱方式之發熱體，
在極短時間內即可達到高溫，再加上微波與粒子間之交互作用，降低了粒子間之活化能，加速微密化的速率，使物質在短時間內即完成了燒結，並且比傳統燒結有更均勻的微觀結構 。 材料在微波場下的行為： 材料與微波之間的交互作用關係。對微波太過透明(低損失材料)之材料，微波極容易穿透， 而對微波不透明之導體則微波根本無法穿透,造成全部反射如金屬等，皆不適合進行微波燒結。 唯有對微波敏感的吸收體(高損失材料)，可讓微波進入物體一段距離而吸收微波轉變成熱之材料， 如SrTiO3, ZnO, SiC等才是合適進行微波燒結的。另一種變通的方式是雖然基材(matrix)為低損失 不易吸收微波之材料，但在其中添加了容易吸收微波之添加劑，如Al2O3-SiC等，亦可因選擇性之 吸收而達到燒結的效果。 微波燒結製程之效益與應用： (1)縮短製程時間及節省能源，因而大幅降低陶瓷生產成本； (2)因為加熱方式及速率的改變，可改善產品之均質性及提高產品良率； (3)改善陶瓷體之顯微結構及產品性能； (4)由於微波之選擇性加熱，具有合成新材料的潛力。
粉末冶金烧结工艺
粉末冶金中的烧结 烧结是粉末冶金过程中最重要的工序。在烧结过程中，由于温度的变化粉末坯块颗粒之间发生粘结等物理化学变化，从而增加了烧结制品的电阻率、强度、硬度和密度，减小了孔隙度并使晶粒结构致密化。 一.定义 将粉末或粉末压坯经过加热而得到强化和致密化制品的方法和技术。 二.烧结分类 根据致密化机理或烧结工艺条件的不同，烧结可分为液相烧结、固相烧结、活化烧结、反应烧结、瞬时液相烧结、超固相烧结、松装烧结、电阻烧结、电火花烧结、微波烧结和熔浸等。 1.固相烧结：按其组元的多少可分为单元系固相烧结和多元系固相烧结两类。 单元系固相烧结纯金属、固定成分的化合物或均匀固溶体的松装粉末或压坯在熔点以下温度(一般为绝对熔点温度的2/3一4/5)进行的粉末烧结。 单元系固相烧结过程大致分3个阶段: (1)低温阶段(T烧毛0.25T熔)。主要发生金属的回复、吸附气体和水分的挥发、压坯内成形剂的分解和排除。由于回复时消除了压制时的弹性应力，粉末颗粒间接触面积反而相对减少，加上挥发物的排除，烧结体收缩不明显，甚至略有膨胀。此阶段内烧结体密度基本保持不变。 (2)中温阶段(T烧(0.4~。.55T动。开始发生再结晶、粉末颗粒表面氧化物被完全还原，颗粒接触界面形成烧结颈，烧结体强度明显提高，而密度增加较慢。 (3)高温阶段(T烧二0.5一。.85T熔)。这是单元系固相烧结的主要阶段。扩散和流动充分进行并接近完成，烧结体内的大量闭孔逐渐缩小，孔隙数量减少，烧结体密度明显增加。保温一定时间后，所有性能均达到稳定不变。 （2）多元固相烧结：组成多元系固相烧结两种组元以上的粉末体系在其中低熔组元的熔点以下温度进行的粉末烧结。 多元系固相烧结除发生单元系固相烧结所发生的现象外，还由于组元之间的相互影响和作用，发生一些其他现象。对于组元不相互固溶的多元系，其烧结行为主要由混合粉末中含量较多的粉末所决定。如铜一石墨混合粉末的烧结主要是铜粉之间的烧结，石墨粉阻碍铜粉间的接触而影响收缩，对烧结体的强度、韧性等都有一定影响。对于能形成固溶体或化合物的多元系固相烧结，除发生同组元之间的烧结外，还发生异组元之间的互溶或化学反应。烧结体因组元体系不同有的发生收缩，有的出现膨胀。异扩散对合金的形成和合金均匀化具有决定作用，一切有利于异扩散进行的因素，都能促进多元系固相烧结过程。如采用较细的粉末，提高粉末混合均匀性、采用部分预合金化粉末、提高烧结温度、消除粉末颗粒表面的吸附气体和氧化膜等。 2.活化烧结：是指采用物理或化学的手段使烧结温度降低、烧结时间缩短、烧结体活化烧结性能提高的一种粉末冶金方法.活化烧结工艺分为物理活化烧结工艺和化学活化烧结工艺两大类。 物理活化烧结：物理活化烧结工艺有依靠周期性改变烧结温度、施加机械振动、超声波和外应力等促进烧结过程。 化学活化烧结工艺：(1)预氧化烧结。(2)改变烧结气氛的成分和含量。(3)粉末内添加微量元素。(4)使用超细粉末、高能球磨粉末进行活化烧结。活化烧结主要用于钨、钼、铼、铁、钽、钒、铝、钛和硬质化合物材料等的烧结。 活化烧结过程烧结过程是一个物理化学反应过程，其烧结反应速度常数K可用下式表示