金属微波烧结原理与研究现状

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微波加热在冶金领域中应用研究现状

微波加热在冶金领域中应用研究现状

3、对比分析:通过对微波加热与其他加热方式的对比分析,可以评估微波加 热在冶金领域中的优势和不足之处。同时,可以通过对比不同材料的加热效果, 找出适合于微波加热的冶金材料和工艺条件。
4、系统分析:从系统角度出发,分析微波加热在冶金生产流程中的整体应用 效果。可以建立数学模型,对微波加热过程的能量传递、材料熔化、热量分布 等进行模拟计算,以优化微波加热装置的设计和操作条件。
微波加热在冶金领域中应用研究现状
01 引言:
03 研究现状: 05 研究方法:
目录
02 文献综述: 04 技术原理:
引言:
冶金行业是国民经济的重要支柱产业,对于国家的经济发展和社会进步具有重 要意义。在冶金领域中,加热和熔炼是整个生产过程中最为关键的环节之一, 而这些环节传统上主要依赖燃料加热和电加热方式。然而,随着能源紧缺和环 境污染问题的日益严重,寻求一种新型、高效、环保的加热方式成为了迫切需 求。
3、冶金过程强化:微波加热技术还可以应用于冶金过程的强化。研究人员通 过将微波辐射直接作用于冶金过程,实现了冶金过程的快速、高效和节能。例 如,利用微波加热技术可以显著提高铁矿石的还原速率和金属的提取率。
技术原理:
微波加热的基本原理是利用微波辐射与材料相互作用,使材料内部分子产生振 动和摩擦,从而产生热能。这种相互作用可以导致材料内部的温度升高,从而 实现材料的加热和熔化。在冶金领域中,微波加热技术主要应用于金属熔炼、 金属合金制备和冶金过程强化等方面。
微波加热技术的优点在于其具有高效、节能和环保等优点。首先,微波加热可 以在短时间内实现材料的快速加热和熔化,提高生产效率。其次,微波加热可 以降低能源消耗,减少碳排放,对环境友好。此外,微波加热还可以改善材料 的质量和稳定性,提高产品的性能。

微波烧结技术

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。

微波烧结技术在金属材料制备中的研究进展

微波烧结技术在金属材料制备中的研究进展

微波烧结技术在金属材料制备中的研究进展作者:卫陈龙许磊张利波夏仡来源:《价值工程》2013年第36期摘要:微波技术如何应用于金属材料制备是当前材料研究工作的重要方向之一,本文论述了微波烧结制备金属材料的发展历程、基本原理、特点和国内外发展的现状,分析了微波烧结金属材料可能出现的问题,并对微波烧结制备金属材料的应用前景做出了展望。

Abstract: One important direction of current materials research work is how to apply microwave sintering technology to the preparation of metal materials. The history, basic theories,characteristics, current situation of microwave sintering in the preparation of metal materials were simply introduced in this paper. Problems that may arise during microwave sintering metal materials were analyzed. And the trend of microwave sintering in the preparation of metal materials was estimated.关键词:微波烧结;技术原理;金属材料;应用前景Key words: microwave sintering;basic theories;metal materials;trend中图分类号:TB331 文献标识码:A 文章编号:1006-4311(2013)36-0015-030 引言20世纪60年代中期,Tinga.W.R[1]最早提出微波烧结技术。

微波烧结技术的研究及应用

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_精品文档

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微波烧结引言微波烧结是一种使用微波辐射作为能量源的新型材料加工技术。

与传统的烧结方法相比,微波烧结具有许多优势,如加热速度快、能耗低、能量高效利用等。

本文将介绍微波烧结的原理、工艺以及应用领域。

一、微波烧结的原理微波烧结是利用微波辐射对材料进行加热,通过材料内部的电磁波-热耦合效应,将能量转化为热能,使材料粒子间的结合力增强,形成致密结构。

微波烧结主要通过分子极化和离子共振两种机制进行加热。

在微波场的作用下,材料内部分子会发生高频振动,产生热能,从而实现烧结。

二、微波烧结的工艺1. 原料准备微波烧结的首要工作是选择适合的原料,通常要求原料具有良好的分散性和可烧结性。

原料可以采用粉末、颗粒或纳米材料形式。

在原料准备过程中,还需要进行化学处理、分级和筛选等工序。

2. 模具制备选择适当的模具对于微波烧结过程至关重要。

通常采用石墨、硅酸盐等材料制作模具,要求具有良好的导热性和耐高温性能。

模具的形状和尺寸要与最终产品相匹配。

3. 加热过程控制微波烧结过程中,加热的控制对于获得理想的烧结效果非常重要。

加热的主要参数包括微波功率、加热时间和温度。

通过调节这些参数,可以控制材料的烧结速度、颗粒大小和物理性能。

4. 冷却和后处理烧结完成后,需要进行冷却和后处理工序。

冷却过程可以采用自然冷却或水冷却的方法。

后处理工序包括除去模具、清洗和表面处理等。

三、微波烧结的优势和应用1. 优势微波烧结相比传统烧结方法具有以下优势:(1)加热速度快:微波烧结能够在短时间内完成加热过程,加快生产效率。

(2)能耗低:微波烧结过程中能量可以高效利用,减少能源消耗。

(3)产品质量好:微波烧结可以获得致密、均匀的结构,提高产品的物理性能。

(4)适应性强:微波烧结适用于多种材料,如金属、陶瓷、复合材料等。

2. 应用领域微波烧结在材料加工领域具有广泛的应用前景,主要应用于以下领域:(1)陶瓷制品:微波烧结可以制备高强度、高硬度的陶瓷制品,广泛应用于航空、汽车、电子等行业。

金属材料微波烧结技术的研究进展

金属材料微波烧结技术的研究进展

金属材料微波烧结技术的研究进展发布时间:2022-07-15T05:58:52.168Z 来源:《科学与技术》2022年第5期3月作者:胡湘平[导读] 近年来,微波能已广泛应用于许多领域,如通讯、食品加工、木材干燥、纺织工业和医疗胡湘平零八一电子集团有限公司(611731)摘要:近年来,微波能已广泛应用于许多领域,如通讯、食品加工、木材干燥、纺织工业和医疗。

而微波技术在材料制备和加工中的应用相对较少,主要是在陶瓷材料的制备和陶瓷卫生洁具的干燥方面。

原因是早期研究者认为金属材料能反射微波但不能吸收,所以微波不能加热,所以不能烧结。

但是这个结论仅限于大块金属。

使用频率为2.45GHz的微波烧结各种金属粉末,如Fe、Cu、al、Ni、Mo、Co、W、Sn、Ti粉末及其合金粉末。

结论是,无论哪种金属或其合金处于粉末状态,都可以用微波加热,并能制得密度较好的烧结样品。

从此,掀起了微波烧结制备金属材料的研究热潮。

关键词:微波烧结;粉末成形;传统烧结;综述引言金属通常是用粉末金属制成的,即高温熔化的球形原料。

高温升是金属的核心,对最终金属产品的质量和质量至关重要。

当今工业中金属的生产通常是通过传统的氢群进行的,这些氢群能够利用广泛的应用材料、批量生产和成本增加,而研究人员则对各种新的燃烧技术进行深入研究,微波加热技术则有着独特的方法。

微波体系结构和均匀加热高于传统燃烧,从而大大提高了最终产品的微体系结构和动态性能。

与不需要形状的异化等离子体块不同,更大、更复杂的产品非常适合于前景广阔的应用。

1.微波烧结技术微波节点用微波技术加热材料。

微波节点与传统节点相比具有多种优势,例如燃烧速度快、能效高、材料组织改进和材料性能好。

21世纪以来,微波燃烧技术由于集中在纳米材料上,具有制备金属和纳米陶瓷的巨大潜力,被称为21世纪下一代燃烧技术。

由于微波磁场频率高,材料极化无法跟上外部力场的变化。

多项式生成向量在e场上始终延迟,导致发电与力场相匹配,从而导致微波中颜色位移。

微波熔炼技术在金属合金制造中的应用研究

微波熔炼技术在金属合金制造中的应用研究

微波熔炼技术在金属合金制造中的应用研究近些年,随着科技的进步和工业的发展,微波熔炼技术的应用在金属合金制造领域中变得越来越广泛。

很多公司和企业开始采用微波熔炼技术生产金属合金,以提高生产效率和减少生产成本。

本文将从微波熔炼技术的原理、优点和缺点、应用领域和未来展望等方面进行介绍和探讨。

一、微波熔炼技术的基本原理微波熔炼技术,简单来说就是利用微波照射熔点较低的金属,使其快速升温熔化。

这种方法一般情况下比传统的加热方法更快、更节能。

其基本原理是:在微波照射下,熔点低的金属微观结构发生剧烈变化,能量得到激励,发生振动和摩擦,导致温度急剧升高,最终达到熔点,使金属熔化。

微波照射下的金属熔化过程非常迅速,能够减少熔炼时间和能耗,并有利于金属合金质量的提高。

二、微波熔炼技术的优点和缺点微波熔炼技术相对于其他熔炼方法,具有很多优点。

首先,微波熔炼的速度非常快,一般可以在几分钟之内将金属熔化。

其次,微波熔炼所需的能量相比于传统的熔炼方法更少,因此能够节省能源和减少环境污染。

再次,微波熔炼的升温方式为内热模式,可以避免金属表面被氧化的问题,提高了金属合金的质量。

同时,由于微波熔炼的温度控制比较容易,可实现精确的制造和确定的合金成分,可以满足不同的客户需求。

那么微波熔炼技术存在的缺点是什么?其一,微波照射会使金属表面产生微波涡流,对金属合金内部结构造成一定的影响。

其二,微波熔炼设备成本还比较高,而且由于技术复杂,需要配备专业的维护和操作人员。

所以要采用微波熔炼技术必须要有一定的经济基础和专门的技术团队。

三、微波熔炼技术的应用领域微波熔炼技术在金属合金制造领域中应用非常广泛,以下是几种常见的应用场景:1. 稀土金属合金的生产: 由于稀土金属的熔点比较高,传统的熔炼方式需要耗费大量能源,而微波熔炼则可以在短时间内快速熔化稀土金属。

2. 钢铁制品的生产: 微波熔炼技术可用于高速钢、不锈钢、合金钢等钢铁制品的生产。

3. 铜合金的生产: 微波熔炼技术可用于铜铝合金、磷铜合金、锡铜合金等铜合金的生产。

陶瓷材料微波烧结研究进展与工业应用现状

陶瓷材料微波烧结研究进展与工业应用现状

陶瓷材料微波烧结研究进展与工业应用现状陶瓷是一种珍贵的无机非金属材料,由于具有耐高温、耐腐蚀、耐磨损和绝缘性等特殊性能,因此在高温、热环境中应用非常广泛。

微波烧结是一种采用微波能量加热形成具有抗腐蚀、耐磨损和高强度的材料,在近年来受到广泛关注。

本文主要综述了微波烧结陶瓷材料的研究进展及其在工业应用中的现状。

1.微波烧结陶瓷材料的研究进展陶瓷材料的烧结过程主要是形成陶瓷浆料的粒度和结构,烧结温度主要在1000℃左右,为了取得合格的陶瓷制品,必须保证温度均匀和加热时间恰当。

微波烧结属于高温烧结陶瓷材料,具有加热快、温度高、烧结硬度高、烧结形质佳、烧结效率高等优点,具有比传统烧结技术更高的节能性。

目前,微波烧结陶瓷的研究主要集中在微波加热烧结模式的试验研究,各类氧化物、锆酸锂、金属基复合材料和类似陶瓷制品的合成、烧结技术和性能实验。

2.波烧结陶瓷材料的工业应用微波烧结技术在烧结高效低成本的高性能陶瓷制品中发挥着重要作用,目前应用广泛。

微波烧结陶瓷材料用于航空航天、汽车、轨道交通和电子领域,主要应用在复合材料、半导体绝缘体、铝合金复合粉体等中。

此外,微波烧结陶瓷材料还应用于污水处理、生物医药、节能环保、净化和传感等领域,用于制备催化剂、耐高温滤芯、海水结晶水处理器等,为陶瓷行业提供了巨大的发展空间。

3.论微波烧结陶瓷材料的研究和应用技术已取得长足的进展,其烧结工艺及性能特点为各种高性能陶瓷制品的制作提供了技术支持,在高温烧结陶瓷材料领域占据重要地位。

然而,由于烧结过程的温度和时间控制要求复杂,因此陶瓷微波烧结制品的力学、热力学性能尚有待进一步完善。

未来,根据各种陶瓷材料的特性,持续开展微波烧结技术的研究,进一步提升其在工业应用中的稳定性和可靠性,以确保微波烧结陶瓷材料的稳定性和可靠性。

本文主要介绍了微波烧结陶瓷材料的研究进展及其在工业应用中的现状,以期能够更好地推进陶瓷材料的微波烧结技术发展,提高其在更多领域的应用。

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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 FieldCHEN Ding, LI Lin, CHEN Zheng-huaMaterials Science and Engineering, Hunan University, 410083, Changsha,ChinaAbstract:Microwave sintering has emerged in recent years as a new method for sintering a variety of materials that has shown significant 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;characteristics1 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现象,因此不能使用微波烧结技术;能否将该技术用于金属及合金粉末的烧结,成为人们关注的焦点。

20世纪80年代Walkewicz在2.4GHz频率的微波场中对6种金属粉末进行中温加热研究,但他没有进行烧结研究[8]。

虽然后来Whittaker将金属粉末与硫磺混合进行微波高放热烧结,合成出金属硫化物,但金属粉末的微波烧结在很长的一段时间内一直未被提及[9]。

直到1999年,美国Roy教授等[10-11]突破了传统观点,率先成功进行了铁、铜、镍、钴、钨及铁-铜、铁-镍、镍-铝-铜等金属或合金的粉末冶金烧结,在全世界引起了巨大反响,近10多年来许多人对此产生了浓厚的兴趣,并进行了大量研究,使得微波烧结技术在金属材料中的应用已经逐渐成为粉末冶金特种烧结领域的一个研究热点。

进入21世纪,随着人们对环境和资源问题的日益重视,微波烧结技术必将受到更为广泛的研究与应用,该技术已被誉为“21世纪新一代烧结技术”[12]。

为了给国内研究人员提供参考,作者对金属粉末微波烧结研究现状进行了综述2 微波烧结的特点微波是一种频率在300MHz-300GHz,波长在1mm-1m的电磁波,目前应用中使用的频率主要为2.45GHz。

微波烧结与传统烧结技术相比,其具有如下的特点:2.1体积加热:微波烧结是利用材料与微波电场或磁场耦合将微波能转化为热能,由于电磁波是以光速传播的,电磁波透入物质的速度也接近光速,因而能非常快地将电磁波的能量转化为物质分子的能量,从而使得材料可内外同时加热,材料内部温度梯度很小,甚至无温度梯度,材料内部热应力减至最低,因此能有效缓解材料在烧结过程中的开裂与变形,使材料具有更好的力学性能[19]。

2.2节能环保:相对于传统烧结技术,微波烧结可显著降低烧结温度,另外微波烧结法的加热速率快,使得烧结周期大大缩短,同时,在微波场中,材料本身就是热源,微波能直接与物质相互作用,避免了加热没有直接参与烧结过程的其他部件的加热,从而大幅度降低能耗,比常规烧结节能70%-90%,快速烧结又显著减小了烧结气氛的气体使用量,使得烧结过程中的废物、废热排放量得到降低,对环境友好[20]。

2.3细化晶粒:在微波电磁能的作用下,材料会产生一系列的“微波效应”[21],材料内部分子的动能增加,扩散系数提高,烧结活化能降低,加快烧结过程,缩短烧结周期,使得晶粒来不及长大就被烧结,能得到均匀的细晶粒,并且材料的孔隙率小,孔隙形状也比传统烧结圆滑,材料具有更优良的力学性能。

由于微波烧结具有抑制晶粒长大的作用,为制备纳米材料提供了一种可行且高效的潜在方法。

2.4能实现选择性烧结不同的材料其介电性能不一样,对微波的吸收存在差异,在微波场中产生的热效应也不同,利用这一点,可以对多相混合材料进行选择性烧结,制备新的材料和获得更佳材料性能。

3微波烧结技术在金属材料制备中的应用虽然微波烧结技术在金属材料中的应用仅有10多年时间,但已经成为了粉末冶金特种烧结领域中的一个重要工艺方法,受到了国内外粉末冶金领域学者的广泛重视,且应用范围已经由最开始的合金和金属间化合物扩展到了纯金属以及复合材料等领域。

下面作者对有关微波烧结在金属材料中的几个具体应用实例做一个简单的介绍3.1二元铁基合金1999年,美国的Roy等[10]采用微波烧结技术首次成功合成钛-铝、铜-钛、铜-锌-铝等几十种金属间化合物和合金。

随后他们采用带有附加层的微波烧结炉腔,又成功地制备出粉末冶金不锈钢、铜铁合金、铜锌合金、钨铜合金及镍基高温合金。

烧结出的部分金属零件的性能对比如表1[10]所示。

Tab 1 Properties of microwave and conventionally processed powderedmetal sanples从表1可看出,微波烧结法制备的铁-镍合金的抗折强度要比常规烧结的高出60%,该技术成功应用于金属及合金粉末的烧结,在全世界引起了巨大反响,很多学者开始继续深入研究该技术,至今,已成功应用该技术制备了多种金属及合金材料,并发现用微波烧结法制备的材料性能明显优于传统烧结法制备得的材料性能3.2钨镍铁基合金在制备92.5W-6.4Ni-1.1Fe合金过程中[22],粉末胚体在传统烧结炉中升温速度为5℃/分钟,而在微波炉中,其升温速度可达到20℃/min-1,使得粉末的烧结时间减少了75%左右,从而能大幅度降低烧结周期并有效抑制了晶粒粗化。

此外,在传统烧结过程中,除了会使晶粒粗化外,长时间烧结也会导致钨-镍-铁合金中产生脆性金属间化合物——NiW和Fe7W6,而使用微波烧结制备的合金中没有发现这类脆性金属间化合物,使得其抗拉强度达到805Mpa,高于传统烧结体的抗拉强度(642Mpa),伸长率达到11.2%,高于传统烧结体的伸长率(3.5%),烧结体具有更好的力学性能。

在烧结高密度合金时,由于固、液相密度差异较大,在重力作用下固相会发生沉降,坯体在烧结时就会产生变形,LIU等[23]曾指出,合金接触度大于0.38时,能避免钨基高密度合金的烧结变形,而使用微波烧结技术能获得较快的升温速率,使得合金接触度高于该值,从而能有效控制这一问题,此实验证明,在使用微波烧结法制备90W-7Ni-3Fe合金时,试样的垂直收缩率和水平收缩率分别为0.21%和0.72%,明显小于传统烧结试样的垂直收缩率(1.23%)和水平收缩率(3.25%),此外,微波烧结能促进合金固结,其平均晶粒尺寸比常规烧结的小5.88um,相对密度也更高,达到99.88%[24]。

3.3纯金属纯铜粉末压坯[25]在微波场中烧结时,由于是材料整体与微波耦合发热,材料内的温度梯度很小,同时,微波烧结具有快热快冷、烧结时间短等特征,抑制了加热时的晶体长大,避免了缓慢加热过程中出现再结晶与长大现象,使得烧结后坯体的晶粒组织较传统烧结试样细小均匀,力学性能也得到较大幅度提高[26]。

微波烧结纯铜具有与传统烧结体不同的显微孔隙分布,横截面中心的孔隙数要少于边缘处的孔隙数,且由于保温时间较短,孔隙来不及聚集长大,使得孔隙形状细小圆滑,分布均匀,这种独特的显微结构有助于提高试样的变形能力。

3.4铁基材料粉末冶金Fe-Cu-C材料具有广泛的用途,其传统烧结技术已相当成熟,随着微波技术的发展以及发展绿色工业的趋势,已有部分材料学者开始初步研究使用微波技术烧结Fe-Cu-C材料,并取得了一定进展。

在微波场中,原子的扩散速度加快,从而使得烧结温度降低,反应速度加快,致密化过程能在很短的时间内完成,同时,由于微波加热是“体积加热”,材料内外受热均匀,从而微波烧结材料具有均匀的细晶粒显微结构。

Fe-Cu-C传统烧结试样的显微组织主要由大量的铁素体、极少量珠光体以及大小不一的各种空洞组成,而微波烧结试样由于在自然冷却过程中,其冷却速度介于淬火冷却和慢冷却之间,可迅速将试样冷却至室温,使得样品烧结硬化,出现许多粒状的珠光体,因而微波烧结材料的显微组织主要是铁素体,片状或粒状珠光体以及极少量的孔隙,大量珠光体的存在能显著改善材料的力学性能。

此外,由于烧结时间短,微波烧结试样的孔隙结构更小、形状接近圆形、分布均匀,从而有利于获得更高的致密度[27]。

微波烧结技术也广泛应用于316L和434L不锈钢,传统烧结炉升温速率缓慢,需要间隙性保持等温,而在微波炉中升温速度快,纯粉末的烧结时间会减少90%,同时,微波烧结能限制不锈钢微观结构的粗化,获得更细小均匀的孔隙分布[28]。

⑷WC / Co复合材料与传统烧结样品相比,WC / Co样品在微波场中的烧结从相,化学组成和微观结构上看,具有本质上的差异[29]。

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