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微波烧结技术在粉末冶金中的应用

2022-09-28

  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。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烧结的压坯而使其达到某一温度,热量从外向内传递,烧结时间长。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。



  微波烧结技术有以下几个优点:


  1)与传统的电阻加热烧结相比,可以节省能源消耗;


  2)可以实现快速烧结,提高产品的工艺效率;


  3)有助于提高材料的特定性能。


  微波烧结工艺的实施效果与被烧结材料的微波耦合特性密切相关,优化的微波烧结工艺参数将有效提高烧结材料的性能。目前有关微波烧结技术及其设备研发的研究工作进展很快,作者从微波烧结技术、微波烧结装置及其工业用微波烧结炉等技术方面综述微波技术在陶瓷与粉末冶金烧结中的应用进展。


  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。


  微波烧结技术的诞生与发展,已从陶瓷材料的制备扩展到粉末冶金烧结,尤其是微波烧结所具有的烧结温度低、时间短以及可以有效抑制晶粒长大的特点使得制备纳米晶材料成为可能。


  


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