微波燒結(jié)技術在粉末冶金中的應用

來源：www.moveme.cn 發(fā)布日期： 2022年09月23日

微波燒結(jié)是一種新型的粉末冶金燒結(jié)致密化工藝，微波燒結(jié)是利用微波加熱來對材料進行燒結(jié)。它同傳統(tǒng)的加熱方式不同。傳統(tǒng)的加熱是依靠發(fā)熱體將熱能通過對流、傳導或輻射方式傳遞至被加熱燒結(jié)的壓坯而使其達到某一溫度，熱量從外向內(nèi)傳遞，燒結(jié)時間長。而微波燒結(jié)則是利用微波具有的特殊波段與材料的基本細微結(jié)構(gòu)耦合而產(chǎn)生熱量，材料的介質(zhì)損耗使其材料整體加熱至燒結(jié)溫度而實現(xiàn)致密化的方法。

微波燒結(jié)技術有以下幾個優(yōu)點：

1)與傳統(tǒng)的電阻加熱燒結(jié)相比，可以節(jié)省能源消耗；

2)可以實現(xiàn)快速燒結(jié)，提高產(chǎn)品的工藝效率；

3)有助于提高材料的特定性能。

微波燒結(jié)工藝的實施效果與被燒結(jié)材料的微波耦合特性密切相關，優(yōu)化的微波燒結(jié)工藝參數(shù)將有效提高燒結(jié)材料的性能。目前有關微波燒結(jié)技術及其設備研發(fā)的研究工作進展很快，作者從微波燒結(jié)技術、微波燒結(jié)裝置及其工業(yè)用微波燒結(jié)爐等技術方面綜述微波技術在陶瓷與粉末冶金燒結(jié)中的應用進展。

常規(guī)粉末冶金燒結(jié)技術的特點

燒結(jié)工藝是粉末冶金技術的一個重要環(huán)節(jié)。燒結(jié)過程中各方向幾何尺寸減小，壓坯體積收縮密度增大，同時顯微組織發(fā)生變化。單元系金屬粉末主要表現(xiàn)在孔隙的形狀、數(shù)量和分布的變化。多元系顯微組織的變化除了孔隙的變化外，還體現(xiàn)在所需相的形成和發(fā)展。

一般地講，粉末體燒結(jié)分為無壓燒結(jié)與加壓燒結(jié)。加壓燒結(jié)有熱壓、熱等靜壓、粉末熱鍛等工藝。粉末冶金燒結(jié)爐必須是真空爐或氣氛燒結(jié)爐。燒結(jié)氣氛可以是氮氣、氫氣、或氬氣。

決定燒結(jié)致密化的主要因數(shù)為：粉末體的化學組成、生坯密度、燒結(jié)溫度、燒結(jié)時間。燒結(jié)過程最基本的驅(qū)動力是表面能的減低，而且，粉末越細，壓坯具有的表面能越大，燒結(jié)的驅(qū)動力越大。主要的原子遷移機理有4種：擴散流動，蒸發(fā)凝聚，黏性流動，塑性流動。

對于絕大多數(shù)燒結(jié)過程，原子擴散流動最主要的是利用物質(zhì)遷移原理。原子或空位的這些運動使顆粒形貌改變，孔隙圓化與收縮，燒結(jié)頸長大，壓坯致密化。

微波燒結(jié)技術的誕生與發(fā)展，已從陶瓷材料的制備擴展到粉末冶金燒結(jié)，尤其是微波燒結(jié)所具有的燒結(jié)溫度低、時間短以及可以有效抑制晶粒長大的特點使得制備納米晶材料成為可能。

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