微波烧结在粉末冶

《微波烧结在粉末冶》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在教育资源-天天文库。

1、微波烧结在粉末冶金中的应用1概念阐述2应用技术3国内外发展状况4应用前景微波烧结微波：微波是指频率为300MHz-300GHz的电磁波，是无线电波中一个有限频带的简称，即波长在1米（不含1米）到1毫米之间的电磁波，是分米波、厘米波、毫米波和亚毫米波的统称。微波烧结：微波烧结是一种新型的粉末冶金烧结致密化工艺，微波烧结是利用微波加热来对材料进行烧结。粉末冶金冶金工艺：冶金就是从矿石中提取金属或金属化合物，用各种加工方法将金属制成具有一定性能的金属材料的过程和工艺。粉末冶金：是制取金属或用金属粉末（或金属粉末与非金属粉末的混合物）作为原料，经过成形和烧结，制造金属材料、复合以及各种

2、类型制品的工艺技术。应用技术1常规粉末冶金烧结技术的特点烧结工艺是粉末冶金技术的一个重要环节。烧结过程中各方向几何尺寸减小，压坯体积收缩密度增大，同时显微组织发生变化。单元系金属粉末主要表现在孔隙的形状、数量和分布的变化。多元系显微组织的变化除了孔隙的变化外，还体现在所需相的形成和发展。一般地讲，粉末体烧结分为无压烧结与加压烧结。加压烧结有热压、热等静压、粉末热锻等工艺。粉末冶金烧结炉必须是真空炉或气氛烧结炉。烧结气氛可以是氮气、氢气、或氩气。决定烧结致密化的主要因数为：粉末体的化学组成、生坯密度、烧结温度、烧结时间。烧结过程最基本的驱动力是表面能的减低，而且，粉末越细，压坯具

3、有的表面能越大，烧结的驱动力越大。主要的原子迁移机理有4种：扩散流动，蒸发凝聚，黏性流动，塑性流动。对于绝大多数烧结过程，原子扩散流动最主要的是利用物质迁移原理。原子或空位的这些运动使颗粒形貌改变，孔隙圆化与收缩，烧结颈长大，压坯致密化。2微波烧结的特点与工艺微波加热技术是微波技术与材料科学结合的交叉学科。涉及的学科分支主要有：微电子学、电介质物理学、材料物理化学、传热传质学等。所谓微波（热泵微波干燥的实验探究）烧结是利用微波辐照来代替传统的热源，它的工作原理是：材料中的极性分子在电磁场作用下，从原来的随机分布状态转向依照电场的极性排列取向。这一过程致使分子的运动和相互摩擦产生

4、热量，高频交变电磁场的能量转变为介质内的热动能，使介质温度不断升高。材料在微波场中的行为可分为3种类型：1）微波透明型材料：主要为低损耗绝缘材料，它可使微波部分反射和部分透射，但很少吸收微波，如大部分高分子材料和部分非金属材料。2）微波全反射型材料：此类材料反射系数接近1，如导电性好的金属材料。3）微波吸收型材料：主要是介于金属和绝缘体之间的电介质材料。微波与材料的交互作用3种形式中，只有吸收作用使材料发生介质损耗，从而将微波能转化为烧结的热能。通常用损耗正切值来表示材料与微波的耦合能力。微波加热中出现区别与常规加热的现象有促进物质的扩散、加快致密化进程、降低反应温度、加快反应

5、进程。作为一种新型加热技术具有以下优点：1）可经济地获得2000℃高温；2）加热速度快，升温速率可达50℃/min；3）具有即时性特点，只要有微波辐射，物料即刻得到加热，微波停止加热也立刻停止；4）微波能量转换率高，可达80～90；5）与常规烧结相比烧结温度降低，同时快速升温可以抑制晶粒组织长大，获得超细晶粒结构材料，显著改善材料的显微组织。微波烧结技术是利用微波电磁场与材料的细微结构耦合而产生的热量使材料快速均匀的无梯度整体加热到烧结温度实现致密化，减少气孔、孔洞、微裂纹等缺陷。微波烧结固体材料至少包括3个主要过程中的一个，即反应物的结合，均匀化和致密化。这3个过程都伴随物质

6、的迁移和扩散。微波烧结可降低烧结活化能、增强扩散动力和扩散速率，从而实现迅速烧结。微波增强扩散机制与3个因素有关：1）自由表面的影响；2）晶界与微波耦合的影响；3）晶体内部缺陷与微波耦合的影响。目前关于微波烧结增强机制的主要理论为：活化能降低理论和有质动力扩散理论。Janney等认为微波烧结降低了烧结活化能、增强了扩散动力。如有研究表明：常规烧结高纯微波电场的增强可以使处于界面接触表面的空位、气孔或微裂缝的有质动能传输过程极大地增速。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

7、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