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微波燒結技術原理和特點
微波燒結是近年來廣泛研究的一種全新的燒結技術,已經在金屬、陶瓷以及復合材料上取得了廣泛應用。針對金屬材料微波燒結在國內、外的研究現狀,從金屬材料微波燒結的特點以及在金屬材料領域一些較為典型的應用實例進行了較為全面的介紹。
微波燒結,它不同于通過傳導、輻射、對流機制傳遞熱量的傳統加熱燒結方法,它是利用微波的特殊波段與材料的基本結構耦合而產生熱量,通過材料的介質損耗使得材料整體被加熱至燒結溫度而實現致密化,具有燒結溫度低、燒結周期短、能量損耗低,環境友好等特點,符合 當前發展綠色工業的趨勢。
微波燒結是利用材料與微波電場或磁場耦合將微波能轉化為熱能,由于電磁波是以光速傳播的,電磁波透入物質的速度也接近光速,因而能非??斓貙㈦姶挪ǖ哪芰哭D化為物質分子的能量,從而使得材料可內外同時加熱,使材料內部溫度梯度很小,甚至無溫度梯度,材料內部熱應力減至最低,因此能有效緩解材料在燒結過程中的開裂與變形,使材料具有更好的力學性能。
相對于傳統燒結技術,微波燒結可顯著降低燒結溫度;另外微波燒結的加熱速率快,使得燒結周期大大縮短;同時,在微波場中,材料本身就是熱源,微波能直接與物質相互作用,避免了與那些用于加熱但沒有直接參與燒結其他部件的接觸,從而大幅降低了能耗,比常規燒結節能 70%~90%;微波燒結的速度快,且能顯著減少燒結氣氛的氣體使用量,使得燒結過程中的廢物、廢熱排放量得到降低,對環境友好。
在微波電磁能的作用下,材料會產生一系列的“微波效應”,使材料內部分子的動能增加,擴散系數提高,燒結活化能降低,加快燒結過程,縮短燒結周期,使得晶粒來不及長大就被燒結,從而得到均勻的細晶粒;并且材料的孔隙率小,孔隙形狀也比傳統燒結的更圓滑,使材料具 有更優 良的力學性能。由于微波燒結具有抑制晶粒長大的作用,為制備納米材料提供了一種潛在可行且高效的方法。
不同的材料其介電性能不一樣,從而對微波的吸收存在差異,在微波場中產生的熱效應也不同,利用這一點,可以對多相混合材料進行選擇性燒結,可以制備新的材料和獲得具備更佳性能的材料。