微波燒結(jié)技術(shù)原理和特點

前言

微波燒結(jié)是近年來廣泛研究的一種全新的燒結(jié)技術(shù)，已經(jīng)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(jié)在國內(nèi)、外的研究現(xiàn)狀，從金屬材料微波燒結(jié)的特點以及在金屬材料領(lǐng)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(jié)，它不同于通過傳導、輻射、對流機制傳遞熱量的傳統(tǒng)加熱燒結(jié)方法，它是利用微波的特殊波段與材料的基本結(jié)構(gòu)耦合而產(chǎn)生熱量，通過材料的介質(zhì)損耗使得材料整體被加熱至燒結(jié)溫度而實現(xiàn)致密化，具有燒結(jié)溫度低、燒結(jié)周期短、能量損耗低，環(huán)境友好等特點，符合 當前發(fā)展綠色工業(yè)的趨勢。

微波燒結(jié)的特點
體積加熱

微波燒結(jié)是利用材料與微波電場或磁場耦合將微波能轉(zhuǎn)化為熱能，由于電磁波是以光速傳播的，電磁波透入物質(zhì)的速度也接近光速，因而能非?？斓貙㈦姶挪ǖ哪芰哭D(zhuǎn)化為物質(zhì)分子的能量，從而使得材料可內(nèi)外同時加熱，使材料內(nèi)部溫度梯度很小，甚至無溫度梯度，材料內(nèi)部熱應力減至最低，因此能有效緩解材料在燒結(jié)過程中的開裂與變形，使材料具有更好的力學性能。

節(jié)能環(huán)保

相對于傳統(tǒng)燒結(jié)技術(shù)，微波燒結(jié)可顯著降低燒結(jié)溫度；另外微波燒結(jié)的加熱速率快，使得燒結(jié)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(zhì)相互作用，避免了與那些用于加熱但沒有直接參與燒結(jié)其他部件的接觸，從而大幅降低了能耗，比常規(guī)燒結(jié)節(jié)能 ７０％～９０％；微波燒結(jié)的速度快，且能顯著減少燒結(jié)氣氛的氣體使用量，使得燒結(jié)過程中的廢物、廢熱排放量得到降低，對環(huán)境友好。

細化晶粒

在微波電磁能的作用下，材料會產(chǎn)生一系列的“微波效應”，使材料內(nèi)部分子的動能增加，擴散系數(shù)提高，燒結(jié)活化能降低，加快燒結(jié)過程，縮短燒結(jié)周期，使得晶粒來不及長大就被燒結(jié)，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(tǒng)燒結(jié)的更圓滑，使材料具 有更優(yōu) 良的力學性能。由于微波燒結(jié)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。

能實現(xiàn)選擇性燒結(jié)

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(chǎn)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(jié)，可以制備新的材料和獲得具備更佳性能的材料。