微波烧结技术
陶瓷微波烧结

陶瓷微波烧结
陶瓷微波烧结是一种利用微波辐射加热陶瓷材料,使其发生烧结反应,从而获得高强度和高致密度的陶瓷制品的工艺方法。
微波烧结技术相比传统烧结方法具有许多优点。
首先,微波辐射加热可以使陶瓷材料内部更均匀地被加热,加快了烧结速度,节省了能源。
其次,微波烧结可以在较低的温度下实现高致密度和高强度的烧结,可以有效地减少晶粒长大和材料变形的问题,提高材料的综合性能。
此外,微波烧结还可以实现不同类型陶瓷材料的复合烧结,从而获得具有特定性能和结构的复合材料。
陶瓷微波烧结的过程通常包括以下几个步骤:首先,将陶瓷粉末和助烧结剂混合均匀,并压制成所需形状的坯体。
然后,将坯体放入微波炉中,并通过调节微波功率和烧结时间来进行加热烧结。
在加热过程中,微波辐射会使陶瓷粉末中的水分迅速蒸发,并导致局部高温区域的形成。
这些高温区域会引发烧结反应,使陶瓷粉末颗粒之间结合在一起,形成致密的陶瓷成品。
最后,冷却后的烧结体可以进行后续的加工和表面处理,以获得最终的陶瓷制品。
陶瓷微波烧结技术已经在陶瓷材料制备领域得到广泛应用。
目前,它已经被用于制备陶瓷陶瓷、氧化物陶瓷、氮化硅陶瓷、氧化铝陶瓷等不同类型的陶瓷材料。
随着技术的不断发展,陶瓷微波烧结将有望更好地满足不同应用领域对高性能陶瓷制品的需求。
粉末冶金新技术-烧结

用SPS制取块状纳米晶Fe90Zr7B3软磁的过程是: 先将由非 晶薄带经球磨制成的50~150μm非晶粉末装入WC/Co合金 模具内,并在SPS烧结机上烧结(真空度1×10-2Pa以下、升温 速度0.09~1.7K/s、温度673~873K、压力590MPa), 再把所 得的烧结体在1×10-2Pa真空下、以3 7K/s速度加热到923K、 保温后而制成。材料显示较好的磁性能:最大磁导率29800、 100Hz下的动态磁导率3430, 矫顽力12A/m。
3
双频微波烧结炉 生产用大型微波烧结炉 已烧结成多种材料:如陶瓷和铁氧体等材料。另 外,在日本又开发出相似的毫米波烧结技术,并成功 地在2023K下保温1h烧结成全致密的AlN材料。
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2.爆炸压制技术 爆炸压制又称冲击波压制是一种有前途的工艺
方法,它在粉末冶金中发挥了很重要的作用, 爆炸压 制时,只是在颗粒的表面产生瞬时的高温,作用时间 短,升温和降温速度极快。适当控制爆炸参数,使得 压制的材料密度可以达到理论密度的90%以上,甚至 达到99%。
3)快速脉冲电流的加入, 无论是粉末内的放电部位还是焦耳 发热部位, 都会快速移动, 使粉末的烧结能够均匀化。
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与传统的粉末冶金工艺相比,SPS工艺的特点是:
• 粉末原料广泛:各种金属、非金届、合金粉末,特别是 活性大的各种粒度粉末都可以用作SPS 烧结原科。
• 成形压力低:SPS烛结时经充分微放电处理,烧结粉末表 面处于向度活性化状态.为此,其成形压力只需要冷压烧 结的l/10~1/20。
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SPS制备软磁材料 通常用急冷或喷射方法可得到FeMe(Nb、Zr、Hf)B的非 晶合金,在稍高于晶化温度处理后, 可得到晶粒数10nm,具有 体心立方结构,高Bs 、磁损小的纳米晶材料。但非晶合金目 前只能是带材或粉末, 制作成品还需要将带材重叠和用树脂固 结, 这使得成品的密度和Bs均变低。近年, 日本采用SPS工艺研 究FeMeB块材的成形条件及磁性能。
作业-自蔓延技术,微波烧结,爆炸烧结汇总

先进陶瓷制备技术(学习论文)——自蔓延高温烧结、微波烧结、爆炸烧结制备技术概述完成日期2012年6月22日1.1 自蔓延高温烧结技术简介自蔓延高温烧结技术(SHS烧结)就是通过固相反应烧结,从而制得一定形状和尺寸的产品,它可以在空气、真空或特殊气氛中烧结。
SHS烧结技术能制得高质量的高熔点难熔化合物产品,其强度受温度变化的影响不大。
该技术是在一定的气氛中点燃粉末压胚,产生化学反应,其放出的生成热使临近的物体温度骤然升高而引发新的化学反应,以燃烧波的形式反映蔓延用过整个反应物,同时反应物转变成为生成物,并通过固相烧结原理完成烧结(如图1),当然在反应物中适当的添加相应的助剂,也可以实现陶瓷的液相烧结。
图1 SHS烧结反应过程示意图1.2 自蔓延烧结技术的发展历史自蔓延高温烧结技术(SHS烧结)就是通过固相反应烧结,从而制得一定形状和尺寸的产品,它可以在空气、真空或特殊气氛中烧结。
因为SHS烧结炉技术是基于SHS合成技术发展起来的,因此对于该技术的历史发展,我们需要追溯到SHS合成技术的历史与发展。
人们很早就发现了化学反应中的放热现象,在上个世纪就已发现了气-固相和固-固相的燃烧合成现象。
1967年,原苏联科学院化学物理研究所Borovinskaya 等人发现钛-硼混合物的自蔓延燃烧合成现象,“火焰”。
60年代末,又发现了许多金属和非金属难熔化合物的燃烧合成现象,并首先将这种靠反应自身放热来合成材料的技术称为自蔓延高温合成(Self-propa-gating High- temperature Synthesis),即SHS。
1972年,SHS开始用于粉末的工业生产。
1975年,开始把SHS和烧结、热压、热挤、轧制、爆炸、堆焊和离心铸造等技术结合,研究通过SHS法直接制备陶瓷、金属陶瓷和复合管等致密材料。
由此自蔓延烧结合成技术开始应用于陶瓷制品的合成。
70年代末,一些致密SHS 制品,例如MoSi2加热元件已工业化生产。
最新微波烧结在粉末冶PPT课件

明,微波烧结可在较短时间内对粉末样品实现烧结致密化。微波
烧结样品具有独特孔隙分布规律,样品横截面中心处孔隙率比横
截面边缘处的小,并且微波烧结样品孔隙比常规烧结细小。
•
中南大学罗述东等人研究了微波烧结W-Cu合金的工艺与性
能,得到了致密度高,烧结性能更好的钨铜合金材料。
•
A.Nadjafi,Maryam,Negari等人研究了微波烧结Fe-Cu合
• 陶瓷材料主要是介质损耗使微波能转化为热能。
•
因为有很强的耦合能力常作为助燃剂。在电
磁场中,根据趋肤效应,微波对金属材料的穿透
深度极小,仅为微米级,因而金属内部不存在自
由电荷,不具备能量转化的条件,因此微波不能
与块体金属耦合。但由于构成压坯的颗粒粒度通
常为微米级或纳米级,其尺寸可与微波对金属的
穿透深度相比,因此金属粉体具有较强的吸波能
力,能够被加热至很高温度。
•
涡流损耗是金属粉末压坯微波烧结的主要热
能来源。
微波烧结的国内外发展状况
•
微波烧结技术的发展经历大致分为3个阶段:
70年代中期到80年代早期进入初步研究实验阶段,
主要是一些容易吸收微波而烧结温度又较低的陶
瓷材料。
• 80年代中期到90年代中期进入研究发展期,美国、 加拿大、德国等各国投入了大量的财力、人力研 究和发展微波烧结技术,这个期间,主要研究了
型试样的材料。多模腔可以扩大均匀场区,烧结大尺寸、高损耗的材
料,工业化微波烧结采用多模腔微波烧结炉。
• 3.2保温材料与辅助加热材料
•
保温材料和辅助加热材料的选择以及保温结构设计对于加快样品
升温速率、保证成功烧结起关键作用。
•
微波烧结技术的研究及应用

微波烧结技术的研究及应用烧结技术作为现代工业制造的重要一环,在不同领域得到了广泛应用。
传统烧结技术需要高温、高能耗、高成本、高污染等问题一直存在着。
近年来,随着微波技术的发展,微波烧结技术逐渐受到研究者的重视。
本文将围绕微波烧结技术的研究及应用展开讨论。
一、微波烧结技术的基本原理微波烧结技术是利用微波场的电磁能量,使压力、温度等因素产生惊人变化,使物质发生化学反应、相变或者形态转化过程。
其基本原理是将微波能量转化为热能,使样品温度迅速升高,达到烧结温度,从而实现烧结。
在微波场的作用下,样品中的水分子和其他极性分子会旋转或者摆动,产生摩擦热,使样品温度升高。
对于非极性分子,由于其不具有旋转或者摆动的特性,所以对微波烧结的加热效果不明显。
因此,微波烧结技术有着选择性加热的特点。
二、微波烧结技术的研究进展目前,微波烧结技术在陶瓷材料、金属材料、无机非金属材料等领域得到了广泛应用。
其具有高效、环保、低损耗、无污染等特点,在新材料开发、仿生材料制备、能源材料制备等方面具有广阔的应用前景。
1.微波烧结技术在陶瓷材料领域的应用传统的陶瓷烧结技术需要高温环境,而微波烧结技术可以快速、均匀地加热样品,使得样品烧结时间缩短,节能环保,还可以有效控制样品微结构,提高陶瓷的品质和性能。
因此,在陶瓷材料的应用领域,微波烧结技术具有广泛的应用前景。
2.微波烧结技术在金属材料领域的应用相比于传统的金属材料烧结技术,微波烧结技术具有快速、均匀的热场分布,可以有效缩短样品的烧结时间,降低制造成本,提高生产效率。
同时,微波烧结技术可以对样品进行定向加热,从而降低热应力和变形程度,提高金属材料的性能和质量。
3.微波烧结技术在无机非金属材料领域的应用无机非金属材料中,微波烧结技术应用较为广泛,主要是因为微波烧结技术可以优化样品的微结构,提高材料的性能和质量。
例如,烧结氧化锆中,微波烧结技术可以对水份、低分子量物质进行去除,从而提高材料的致密性和强度。
《微波烧结在粉末冶》课件

金属粉末的优势
金属粉末具有高纯度、高比表 面积、易于成型等优势,非常 适合用于微波烧结技术。
陶瓷粉末的应用
陶瓷粉末也可以通过微波烧结 技术进行制备,具有颗粒分布 均匀、材料均匀性高等优点。
微波烧结的过程
1
粉末混合
将不同种类、不同组分的粉末混合均匀。
2
压制成型
通过冷压、等静压等方式将混合后的粉末成型。
《微波烧结在粉末冶》PPT课 件
我们将一同探讨微波烧结技术在粉末冶金领域中的应用及其未来发展前景。
什么是微波烧结?
微波烧结是一种新型的材料制备技术,通过微波加热的方式,将金属、陶瓷等粉末烧结在一起,形成一 体化结构的材料。
微波炉的加热原理
微波烧结技术利用微波的快速 加热能力,将粉末材料烧结到 高致密度。
3
微波烧结
将成型后的粉末放入微波烧结设备中进行加热和烧结。
微波烧结的原理
微波加热
微波烧结技术是基于微波的快速加热能力而开展的。
Hale Waihona Puke 热传导粉末颗粒之间的点触及部位的塑性变形,有助于热传导。
气相反应
具有氧化还原能力的气体在微波场中发生化学反应,有助于烧结。
微波烧结的应用
金属粉末冶金
陶瓷材料制备
微波烧结技术可以制备高强度、 高精度的金属件。
2
工业应用前景
随着微波烧结技术的不断发展,其在航空航天、汽车、电子等领域的应用前景越 来越广阔。
结论
微波烧结技术具有制备高品质材料、提高生产效率、节约能源等优点,其在 粉末冶金领域中的应用前景十分广阔。
微波烧结技术可以制备具有优 异性能的陶瓷材料。
复合材料制备
微波烧结技术可以制备高匹配 度的复合材料。
微波烧结窑

微波烧结窑一、微波烧结窑的原理微波烧结窑利用微波能量对物料进行加热,实现其烧结过程。
微波是一种高频电磁波,其频率在300MHz~300GHz之间。
微波能被物料吸收后,使分子产生振动和摩擦,从而产生热量。
微波烧结窑主要利用了物料对微波的吸收性较强这一特点,通过微波加热,使物料快速达到烧结温度,从而实现烧结的目的。
微波烧结窑一般由微波发生装置、微波传输系统和反射腔等部分组成。
微波发生装置产生微波能量,经过微波传输系统输送到反射腔中,然后被物料吸收并转化为热能。
通过调节微波功率、加热时间和物料的排列方式等参数,可以控制物料的烧结过程,实现良好的烧结效果。
二、微波烧结窑的工艺特点1. 快速加热:微波烧结窑利用微波能量直接加热物料,具有快速加热的特点。
相比传统的烧结方法,微波烧结可以大大缩短烧结时间,提高生产效率。
2. 节能环保:微波烧结窑利用了微波能量对物料进行加热,不需要额外的加热介质,因此可以节约能源。
同时,微波烧结过程中不产生废气、废水等污染物,符合环保要求。
3. 均匀加热:微波烧结窑可以实现对物料的均匀加热,减少了热传递过程中的能量损失,提高了烧结的均匀性和质量稳定性。
4. 可控性强:微波烧结窑可以通过调节微波功率、加热时间、物料排列方式等参数,实现对烧结过程的精确控制,满足不同物料的烧结要求。
5. 适用范围广:微波烧结窑适用于多种物料的烧结,包括陶瓷、金属粉末、复合材料等,在陶瓷、粉末冶金、材料加工等领域有着广泛的应用前景。
三、微波烧结窑的应用领域1. 陶瓷材料:微波烧结窑在陶瓷材料的制备过程中有着重要的应用。
传统的陶瓷烧结方法存在热传递不均匀、能耗高、烧结时间长等问题,而微波烧结窑可以有效解决这些问题,提高陶瓷制品的质量和生产效率。
2. 金属粉末冶金:微波烧结窑在金属粉末的烧结、烧结后处理等方面也有着广泛的应用。
与传统的烧结方法相比,微波烧结可以实现对金属粉末的快速加热,减少了能源消耗,提高了产品质量。
高温微波烧结炉

高温微波烧结炉引言高温烧结是一种常用的陶瓷材料制备方法,通过将陶瓷粉末在高温下加热并压制成型,使其颗粒间结合,形成致密的陶瓷坯体。
传统的高温烧结方法存在热传导效率低、能耗高等问题。
而微波加热具有快速、均匀加热的特点,因此在高温微波烧结炉的应用中逐渐受到关注。
高温微波烧结炉的原理高温微波烧结炉是利用微波加热陶瓷材料,在材料内部产生热量,使其快速升温并完成烧结过程。
微波烧结技术采用的是电磁波与物质之间的相互作用,通过微波场产生的介电加热效应,使陶瓷颗粒产生局部热点,实现快速加热。
高温微波烧结炉的优势1.快速加热:微波烧结技术相比传统烧结方法,加热速度更快。
微波能量对陶瓷材料具有强烈的穿透性,能够迅速渗透到材料内部,使其均匀加热。
2.均匀加热:微波烧结炉能够实现对整个陶瓷坯体的均匀加热,提高了烧结的质量和效率。
传统烧结方法由于热传导效率低,容易导致坯体温度不均匀,影响烧结效果。
3.节能环保:微波烧结技术相对传统烧结方法,能耗更低。
微波烧结是直接将能量传递给陶瓷材料,无需加热炉内的介质,减少了热量的损失和能源的浪费。
高温微波烧结炉的应用领域1.陶瓷材料制备:高温微波烧结炉在陶瓷材料的制备过程中具有很大的应用潜力。
通过微波烧结技术,可以实现材料的快速烧结和致密化,提高陶瓷制品的性能和质量。
2.金属粉末冶金:微波烧结技术不仅适用于陶瓷材料,也可用于金属粉末冶金的烧结过程。
通过微波加热,可以快速提高金属粉末的烧结速度和致密度。
3.粉末冶金材料制备:粉末冶金材料的制备过程中,高温微波烧结炉也可以发挥重要作用。
微波加热可以增加粉末颗粒的活性,提高材料的致密性和力学性能。
高温微波烧结炉的发展趋势1.炉腔设计改进:为了提高烧结炉的效率和加热均匀性,需要对炉腔的设计进行改进。
通过优化炉腔结构和烘烤介质的配方,可以更好地控制微波烧结过程中的温度和热效应。
2.加热方式创新:除了传统的单模式微波加热方式外,还可以尝试多模式微波加热。
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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约30倍。
并且,在外场与两颗粒中心连线间0°~80°的夹角范围内,都发现电场沿平行于连线方向极化,从而促使传质过程以极快的速度进行。
另外,烧结颈区受高度聚焦的电场的作用还可能使局部区域电离,进一步加速传质过程。
这种电离对共价化合物中产生加速传质尤为重要。
上述研究结果表明,局部区域电离引起的加速度传质过程是微波促进烧结的根本原因。
2 微波烧结的技术特点2.1 微波与材料直接耦合,导致整体加热由于微波的体积加热,得以实现材料中大区域的零梯度均匀加热,使材料内部热应力减少,从而减少开裂、变形倾向。
同时由于微波能被材料直接吸收而转化为热能,所以,能量利用率极高,比常规烧结节能80%左右。
2.2 微波烧结升温速度快,烧结时间短某些材料在温度高于临界温度后,其损耗因子迅速增大,导致升温极快。
另外,微波的存在降低了活化能,加快了材料的烧结进程,缩短了烧结时间。
短时间烧结晶粒不易长大,易得到均匀的细晶粒显微结构,内部孔隙少,空隙形状比传统烧结的圆,因而具有更好的延展性和韧性。
同时,烧结温度亦有不同程度的降低。
2.3 微波可对物相进行选择性加热由于不同的材料、不同的物相对微波的吸收存在差异,因此,可以通过选择性和加热或选择性化学反应获得新材料和新结构。
还可以通过添加吸波物相来控制加热区域,也可利用强吸收材料来预热微波透明材料,利用混合加热烧结低损耗材料。
此外,微波烧结易于控制、安全、无污染。
3 微波烧结的技术进展3.1 微波烧结机理的研究进展微波能促进陶瓷的烧结,但其微观机理却尚不清楚。
黄向东等从微波电场使带电缺陷(如空位、间隙离子)产生定向移动的角度,分析了微波对扩散的作用,指出:在微波烧结陶瓷制品时,相对于常规烧结,微波只是促进了平行于电场方向的致密化,在宏观上对于电场方向不随时间转向的偏振电磁波,平行于电场方向的收缩率大于垂直电场方向的收缩率。
S.A.Freeman等对微波场中NaCl的电荷传运研究表明:微波场的存在未提高原有空位的运动能力,而是提高了电荷传运的驱动力。
另外,S.A.Freeman还对固体中的离子在微波场中的传送进行了数值模拟。
3.2 微波烧结的设备与工艺的进展微波烧结的设备对微波烧结技术的发展起着至关重要的作用。
H.D.Kimmery等于19 88年设计了频率为28Hz的微波连续烧结系统,其场强分布不均匀性小于4%;另外,他们针对频率为2.45GHz的微波连续烧结系统,设计了模式搅拌器以提高场分布的均匀性。
中国科学院沈阳金属研究所和七七二厂设计的会聚天线激励介质多模谐振方案,采用将微波能均匀束在烧结区的方法,取得了显著效果。
近年来,中科院沈阳金属所在国家新技术“8 63计划”的资助下,已研制出多台MFM-863系列的微波烧结设备,其主要性能指标为:电源,380V,50Hz;功率,0.5~10kW连续可调;工作频率,2.45GHz;工作温度:大于1800℃;烧结区尺寸,120mm*120mm;平均时耗,0.5~2h/炉。
在工艺方面,H.D.Kimmery等提出了常规辐射或传导加热与微波直接加热相结合混合加热法。
H.D.Kimmery在烧结ZrO2(摩尔数分数为8%的Y2O3)时,采用SiC棒作为感热器进行混合加热,消除了ZrO2热失控。
3.3 微波烧结应用范围的拓展在微波烧结出现的很长一段时间里,主要研究和应用仅限于陶瓷产品。
近年来,微波烧结技术的应用出现了很多新的饿生长点。
纳米材料是当今材料研究的热门,微波烧结纳米材料也取得了可喜的进展。
李云凯等采用纳米Al2O3和ZrO2(3Y)纳米粉为原料,对不同配比的Al2O3-ZrO2(3Y)复相陶瓷进行了微波烧结研究,获得了很高的致密度,并提高了材料的断裂韧性。
J.A.Eastman等用了6 kW,2.45GHz的微波烧结了平均颗粒尺寸为14mm的TiO2,获得了很好的烧结性能。
程宇航等采用微波烧结方法制备了CuTi-金刚石复合体,结果表明:金刚石颗粒在烧结中没有发生石墨化转变,CuTi-金刚石复合体中的金刚石颗粒与CuTi基体间能形成良好的结合。
微波加热自蔓延高温成则是微波应用的另一重要方面。
1990年,美国佛吉尼亚州立大学的R.C.Dalton等首先提出微波加热在自蔓延高温合成中的应用,并用该技术合成了TiC等9种材料。
接着,英、德、美的科学家相继用此法合成了YBCuO,Si3C4,Al2O3-TiC等材料。
1996年,美国J.K.Bechtholt等对微波自蔓延高温合成中的点火过程进行了数值模拟分析,通过模拟准确计算了点火时间。
1999年,美国S.Gedevabshvili和D.Agrawal等用该技术合成了Ti-Al,Cu-Zn-Al等几使种金属间化合物和合金。
美国宾夕法尼亚州州立大学的Rustum Roy,Dinesh Agrawal等用微波烧结制造出粉末冶金不锈钢、铜铁合金、钨铜合金及镍基高温合金。
其中,Fe-Ni的断裂模量比常规烧结制备的大60%。
另外,高磁场条件下的微波烧结能够制备长骨完全非晶态的磁性材料,将具有显著硬磁特性的材料(如NdFeB永磁体)变成软磁材料。
4 微波烧结的技术展望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。
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19 88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。