金属微波烧结

背景

50多年来，微波能一直被用于各种用途。早期的应用包括通信、导航和食品干燥。目前，微波的工业用途包括木材加工、橡胶硫化、肉类回火和医疗。在过去的20年里，家用微波炉的巨大成功彻底改变了家庭烹饪。

概述

在陶瓷处理中使用微波是一个相对较近的发展。它们可以有效且有效地应用于加热和烧结陶瓷物体。微波应用中最近的开发是烧结金属粉末，令人惊讶的应用，鉴于散装金属反射微波的事实。然而，仅当它处于固体，无孔形式并且在室温下暴露于微波时，才会发生金属的反射。粉末形式的金属将在室温下吸收微波，并将非常有效地加热。该技术可用于烧结各种粉末金属部件，并在30-90分钟内生产各种粉末，杆，齿轮和汽车部件的有用产品。

微波加热的金属

微波加热和烧结基本上与常规烧结不同，这涉及辐射/电阻加热，然后通过传导通过传导传递到被加工的主体内部传递。微波加热是一种容积加热，涉及将电磁能转化为热能，这是瞬间，快速且高效的。

电磁频谱的微波部分对应于300 MHz和300 GHz之间的频率。然而，大多数研究和工业活动仅涉及2.45 GHz和915 MHz频率的微波。基于它们的微波互动，大多数材料可以分为三类 - 不透明，透明和吸收剂中的一个。欧洲杯足球竞彩散装金属对微波是不透明的，并且是良好的反射器 - 此属性用于雷达检测。然而，粉末金属是非常好的微波吸收剂，有效地加热，加热速率高达100°C min^－1．大多数其他材料要么是透欧洲杯足球竞彩明的，要么在环境温度下吸收不同程度的微波。微波的吸收程度，进而加热的程度，随温度变化很大。

微波加热与传统加热

利用微波能量进行材料加工具有很大的潜力，而且比传统加热具有真正的欧洲杯足球竞彩优势。这些包括:

•节省时间和能源

•快速加热率

•大大缩短了加工时间和温度

•细胞微观结构，因此改善了机械性能和更好的产品性能

•降低对环境的影响。

哪些金属可以微波烧结?

直到最近，微波加热只用于烧结氧化物陶瓷和半金属，如碳化物和氮化物。然而，我们的研究表明，在粉末形式下，几乎所有的金属、合金和金属间化合物都能在微波场中有效地耦合和加热，它们的绿色部分将产生具有改善力学性能的高烧结体。例如，在我们的探索性实验中，我们尝试了两种常见的商业钢成分，即Fe-Ni-C (FN208)和Fe-Cu-C (FC208)。在1100 ~ 1300°C的温度范围内，在5 ~ 30 min的保温时间内，总循环时间约为90 min，形成了高烧结体₂和H₂） 大气层。诸如微波处理样品的破裂模量（MOR）和硬度的机械性能显着高于传统样品 - 在FN208的情况下，MOR为60％。微波加工样品的密度接近理论密度，并且保存了绿体的净形状而无明显的尺寸变化。

哪些金属已被微波烧结?

许多由各种合金组成的商业粉末金属成分，包括铁、钢、铜、铝、镍、钼、钴、钨、碳化钨、锡以及它们的合金，都是用微波烧结而成，生产出基本上完全致密的物体。图1显示了使用微波技术加工的一些冶金部件。到目前为止，在我们的系统中完全烧结的最大商用钢组件是一个直径10厘米、高度约2.5厘米的汽车齿轮。

微波烧结设备

典型的微波烧结机工作频率为2.45 GHz，功率输出范围为1-6 kW。烧结室由陶瓷绝缘外壳(批处理系统)或由外部陶瓷绝缘的氧化铝管组成，如图2。保温的主要作用是保存工件产生的热量。温度由光学高温计、红外传感器和/或封装在样品表面附近的热电偶监测。该系统配备了适当的设备，以提供所需的烧结气氛，如H2020欧洲杯下注官网₂N₂，AR等，能够实现高达1600°C的温度。

该技术可以通过扩大现有微波系统的规模或设计一个能够烧结各种形状和尺寸部件的连续系统，轻松实现商业化。

微波烧结金属的潜力

金属微波烧结技术在粉末金属技术领域的应用前景十分明显。金属粉末用于不同行业的各种产品和应用，包括汽车工业、航空航天和重型机械。先进工程应用对新的和改进的高完整性工艺和材料的挑战性需求需要创新和新技术。欧洲杯足球竞彩在特殊的粉末金属构件中，精细的微观结构和接近理论密度仍然是一个难以实现和广泛的要求。不断增加的成本也是该行业关注的问题。微波处理提供了一种新的方法来满足这些要求，以获得更好的微观结构和性能，并可能以更低的成本。

为什么微波烧结比传统工艺产生更好的性能?

微波处理能产生更好的机械性能主要有两个原因，尤其是在粉末金属的情况下——它能产生更细的晶粒尺寸，以及气孔的形状，如果有的话，与传统的部分有很大的不同。在微波加工的粉末金属部件中，我们观察到圆边孔隙产生更高的延展性和韧性。

mICROWAVE烧结机制

到目前为止，致力于了解金属微波烧结后面的机制和科学的努力。欧洲杯线上买球然而，显而易见的是，微波金属相互作用比主动在现场的工作更复杂。粉末金属的总微波加热有很多因素有显着贡献。样品尺寸和形状，腔内的微波能量的分布，电磁辐射的磁场在粉末金属的加热和烧结中都很重要。这项研究恰好在早期阶段，在确切的机制阐明之前将很长一段时间。

主要作者:Dinesh Agrawal教授

资料来源:《材料欧洲杯足球竞彩世界》，第7卷。1999年11月，第672-73页。

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