微波燒結(jié)在粉末冶

微波燒結(jié)在粉末冶第一頁，共三十九頁，編輯于2023年，星期二微波燒結(jié)微波：微波是指頻率為300MHz-300GHz的電磁波，是無線電波中一個有限頻帶的簡稱，即波長在1米（不含1米）到1毫米之間的電磁波，是分米波、厘米波、毫米波和亞毫米波的統(tǒng)稱。微波燒結(jié)：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(jìn)行燒結(jié)。第二頁，共三十九頁，編輯于2023年，星期二粉末冶金冶金工藝：冶金就是從礦石中提取金屬或金屬化合物，用各種加工方法將金屬制成具有一定性能的金屬材料的過程和工藝。粉末冶金：是制取金屬或用金屬粉末（或金屬粉末與非金屬粉末的混合物）作為原料，經(jīng)過成形和燒結(jié)，制造金屬材料、復(fù)合以及各種類型制品的工藝技術(shù)。第三頁，共三十九頁，編輯于2023年，星期二應(yīng)用技術(shù)1常規(guī)粉末冶金燒結(jié)技術(shù)的特點燒結(jié)工藝是粉末冶金技術(shù)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。

第四頁，共三十九頁，編輯于2023年，星期二一般地講，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。第五頁，共三十九頁，編輯于2023年，星期二決定燒結(jié)致密化的主要因數(shù)為：粉末體的化學(xué)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(xì)，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(jī)理有4種：擴(kuò)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(kuò)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。第六頁，共三十九頁，編輯于2023年，星期二2微波燒結(jié)的特點與工藝微波加熱技術(shù)是微波技術(shù)與材料科學(xué)結(jié)合的交叉學(xué)科。涉及的學(xué)科分支主要有：微電子學(xué)、電介質(zhì)物理學(xué)、材料物理化學(xué)、傳熱傳質(zhì)學(xué)等。所謂微波（熱泵微波干燥的實驗探究）燒結(jié)是利用微波輻照來代替?zhèn)鹘y(tǒng)的熱源，它的工作原理是：材料中的極性分子在電磁場作用下，從原來的隨機(jī)分布狀態(tài)轉(zhuǎn)向依照電場的極性排列取向。這一過程致使分子的運動和相互摩擦產(chǎn)生熱量，高頻交變電磁場的能量轉(zhuǎn)變?yōu)榻橘|(zhì)內(nèi)的熱動能，使介質(zhì)溫度不斷升高。

第七頁，共三十九頁，編輯于2023年，星期二材料在微波場中的行為可分為3種類型：1）微波透明型材料：主要為低損耗絕緣材料，它可使微波部分反射和部分透射，但很少吸收微波，如大部分高分子材料和部分非金屬材料。2）微波全反射型材料：此類材料反射系數(shù)接近1，如導(dǎo)電性好的金屬材料。3）微波吸收型材料：主要是介于金屬和絕緣體之間的電介質(zhì)材料。第八頁，共三十九頁，編輯于2023年，星期二微波與材料的交互作用3種形式中，只有吸收作用使材料發(fā)生介質(zhì)損耗，從而將微波能轉(zhuǎn)化為燒結(jié)的熱能。通常用損耗正切值來表示材料與微波的耦合能力。微波加熱中出現(xiàn)區(qū)別與常規(guī)加熱的現(xiàn)象有促進(jìn)物質(zhì)的擴(kuò)散、加快致密化進(jìn)程、降低反應(yīng)溫度、加快反應(yīng)進(jìn)程。作為一種新型加熱技術(shù)具有以下優(yōu)點：1）可經(jīng)濟(jì)地獲得2000℃高溫；2）加熱速度快，升溫速率可達(dá)50℃/min；3）具有即時性特點，只要有微波輻射，物料即刻得到加熱，微波停止加熱也立刻停止；4）微波能量轉(zhuǎn)換率高，可達(dá)80～90；5）與常規(guī)燒結(jié)相比燒結(jié)溫度降低，同時快速升溫可以抑制晶粒組織長大，獲得超細(xì)晶粒結(jié)構(gòu)材料，顯著改善材料的顯微組織。第九頁，共三十九頁，編輯于2023年，星期二微波燒結(jié)技術(shù)是利用微波電磁場與材料的細(xì)微結(jié)構(gòu)耦合而產(chǎn)生的熱量使材料快速均勻的無梯度整體加熱到燒結(jié)溫度實現(xiàn)致密化，減少氣孔、孔洞、微裂紋等缺陷。微波燒結(jié)固體材料至少包括3個主要過程中的一個，即反應(yīng)物的結(jié)合，均勻化和致密化。這3個過程都伴隨物質(zhì)的遷移和擴(kuò)散。微波燒結(jié)可降低燒結(jié)活化能、增強擴(kuò)散動力和擴(kuò)散速率，從而實現(xiàn)迅速燒結(jié)。第十頁，共三十九頁，編輯于2023年，星期二微波增強擴(kuò)散機(jī)制與3個因素有關(guān)：1）自由表面的影響；2）晶界與微波耦合的影響；3）晶體內(nèi)部缺陷與微波耦合的影響。目前關(guān)于微波燒結(jié)增強機(jī)制的主要理論為：活化能降低理論和有質(zhì)動力擴(kuò)散理論。Janney等認(rèn)為微波燒結(jié)降低了燒結(jié)活化能、增強了擴(kuò)散動力。如有研究表明：常規(guī)燒結(jié)高純微波電場的增強可以使處于界面接觸表面的空位、氣孔或微裂縫的有質(zhì)動能傳輸過程極大地增速。第十一頁，共三十九頁，編輯于2023年，星期二陶瓷材料主要是介質(zhì)損耗使微波能轉(zhuǎn)化為熱能。因為有很強的耦合能力常作為助燃劑。在電磁場中，根據(jù)趨膚效應(yīng)，微波對金屬材料的穿透深度極小，僅為微米級，因而金屬內(nèi)部不存在自由電荷，不具備能量轉(zhuǎn)化的條件，因此微波不能與塊體金屬耦合。但由于構(gòu)成壓坯的顆粒粒度通常為微米級或納米級，其尺寸可與微波對金屬的穿透深度相比，因此金屬粉體具有較強的吸波能力，能夠被加熱至很高溫度。渦流損耗是金屬粉末壓坯微波燒結(jié)的主要熱能來源。第十二頁，共三十九頁，編輯于2023年，星期二微波燒結(jié)的國內(nèi)外發(fā)展?fàn)顩r

微波燒結(jié)技術(shù)的發(fā)展經(jīng)歷大致分為3個階段：70年代中期到80年代早期進(jìn)入初步研究實驗階段，主要是一些容易吸收微波而燒結(jié)溫度又較低的陶瓷材料。80年代中期到90年代中期進(jìn)入研究發(fā)展期，美國、加拿大、德國等各國投入了大量的財力、人力研究和發(fā)展微波燒結(jié)技術(shù)，這個期間，主要研究了微波理論、微波燒結(jié)裝置系統(tǒng)和材料燒結(jié)工藝、材料介電參數(shù)測試、材料與微波作用機(jī)制、以及電磁場和溫度場計算機(jī)數(shù)值模擬，燒結(jié)了不同材料。較為著名的是美國賓州州立大學(xué)的微波工藝研究中心用微波燒結(jié)了不銹鋼、鋼鐵合金、銅鋅合金、鎢銅合金及鎳基高溫合金等。

第十三頁，共三十九頁，編輯于2023年，星期二90年代晚期進(jìn)入了微波燒結(jié)產(chǎn)業(yè)化階段，美國、加拿大、德國等發(fā)達(dá)國家開始投入小批量生產(chǎn)。美國主要針對電子陶瓷與硬質(zhì)合金，加拿大生產(chǎn)氮化硅陶瓷刀具。國內(nèi)1988年武漢工業(yè)大學(xué)率先開展了微波燒結(jié)技術(shù)研究，并被列為863計劃。沈陽金屬所、上海硅酸鹽所、清華大學(xué)、中南大學(xué)等單位相繼開展了該技術(shù)的研究，推動了該技術(shù)在我國的發(fā)展。長沙隆泰微波熱工系列產(chǎn)品代表了中國目前微波燒結(jié)設(shè)備制造的最高水平。第十四頁，共三十九頁，編輯于2023年，星期二微波燒結(jié)的應(yīng)用1陶瓷的微波燒結(jié)在先進(jìn)陶瓷微波燒結(jié)應(yīng)用方面，最早應(yīng)用高功率微波燒結(jié)結(jié)構(gòu)陶瓷，主要利用微波燒結(jié)來降低燒結(jié)溫度及獲得結(jié)構(gòu)陶瓷的高致密度。而電子陶瓷更多的是利用微波實現(xiàn)對材料微結(jié)構(gòu)的裁剪以得到特殊的功能為材料密度?？梢钥闯錾郎厮俾逝c微波的頻率、功率和材料的熱容、密度和介質(zhì)損耗密切相關(guān)。國內(nèi)外研究者對多數(shù)氧化物陶瓷進(jìn)行了微波燒結(jié)研究，較為成功的有非氧化物陶瓷較為成功的是。武漢理工大學(xué)史曉亮等人研究結(jié)果表明：經(jīng)微波燒結(jié)熱等靜壓處理獲得了具有良好組織結(jié)構(gòu)和力學(xué)性能的金屬陶瓷。鄭州輕工業(yè)學(xué)院康利平等人的研究表明，微波燒結(jié)很好地促進(jìn)了陶瓷的致密化，制成的樣品晶粒細(xì)小均一，介電性能得到優(yōu)化。美國賓州大學(xué)研究者用微波單模腔高溫?zé)Y(jié)了氧化鎂、氧化鋁、氮化鋁陶瓷。利用硅粉氮化反應(yīng)燒結(jié)制備了以ZrO2和Al2O3為添加劑的Si3N4。

Mizuno等研究了大尺寸氧化鋁陶瓷的燒結(jié)。第十五頁，共三十九頁，編輯于2023年，星期二但在微波燒結(jié)陶瓷中存在一些值得關(guān)注的特殊現(xiàn)象。

1）過熱點。由于微波場的不均勻分布或材料組分不均勻?qū)е履承┎糠志植棵黠@高于其它部分，出現(xiàn)過熱點。

2）熱應(yīng)力開裂。一些熱膨脹系數(shù)大而熱導(dǎo)率又較小的陶瓷材料在微波降溫段，由于試樣中存在的溫度梯度而引起的熱應(yīng)力開裂。

3）熱失控。熱失控現(xiàn)象是指一些介電損耗高的陶瓷材料，介電損耗值會隨著溫度升高而增大，導(dǎo)致材料迅速溶化而使微波燒結(jié)失敗。大多數(shù)氧化物陶瓷材料存在一個臨界溫度點，在室溫與臨界溫度之間介電損耗較低，升溫困難。一旦材料溫度高于臨界溫度，材料的臨界溫度急劇增加，升溫迅速甚至發(fā)生局部燒熔。第十六頁，共三十九頁，編輯于2023年，星期二2.金屬粉末的微波燒結(jié)

20世紀(jì)90年代出現(xiàn)了微波高溫?zé)Y(jié)粉末冶金材料的高潮，最近幾年開始向?qū)嵱没较虬l(fā)展。由于塊體金屬材料對微波反射強烈，從而不能被加熱。但當(dāng)金屬幾何尺寸為微米或納米尺度時，吸收電磁波行為發(fā)生變化，升溫速率：分別為粉末密度和熱容，rp為顆粒直徑，Rs為表面電阻，η為真空阻抗，E為粉末顆粒表面的電場強度。可見，顆粒尺寸減小，吸收的能量增加。目前國內(nèi)外研究者對Fe基、Cu基、Al基、Mg基、W基高密度合金等材料體系的燒結(jié)進(jìn)行了研究。微波燒結(jié)金屬粉末比常規(guī)燒結(jié)獲得更好材料性能的原因，一是獲得更細(xì)的晶粒尺寸，二是獲得圓滑邊緣的孔隙形狀。

第十七頁，共三十九頁，編輯于2023年，星期二

E.Breval等系統(tǒng)對比了WC/Co的微波燒結(jié)與傳統(tǒng)燒結(jié)的異同，發(fā)現(xiàn)微波燒結(jié)可有效地控制WC晶粒的長大，且有助于Co金屬相的均勻分布。中南大學(xué)鮑瑞等人用微波燒結(jié)工藝制備了WC-8Co硬質(zhì)合金，結(jié)果表明，微波燒結(jié)WC-8Co硬質(zhì)合金所需時間短，在1400℃的燒結(jié)溫度下保持10min時密度就能達(dá)到14.71g/cm3，HRA可達(dá)90.3，燒結(jié)樣品的顯微組織結(jié)構(gòu)均勻，樣品中心和邊緣區(qū)域WC晶粒尺寸分布一致。武漢工業(yè)大學(xué)的周建等人研究了微波燒結(jié)WC-Co合金的工藝與性能，結(jié)果表明在1300℃保溫10min即可達(dá)到理論密度的99.8，平均晶粒度比常規(guī)降低了50?？箯潖姸取⒂捕扔休^大提高。中南大學(xué)彭元東等人研究了微波燒結(jié)Fe-2Cu-0.6C合金的性能與顯微組織，結(jié)果表明與常規(guī)燒結(jié)相比，在1150℃下，試樣性能有明顯提高，密度達(dá)到7.20g/cm3，硬度75HRB，抗拉強度為413.90MPa。斷口分析，常規(guī)燒結(jié)試樣屬于脆性穿晶斷裂，而微波燒結(jié)為脆性穿晶斷裂和韌窩型穿晶斷裂的混合型。同濟(jì)大學(xué)郭方方對Mg-B二元系的微波燒結(jié)行為進(jìn)行了研究，在1030min內(nèi)就能完成Mg-B體系的燒結(jié)反應(yīng)，顯微結(jié)構(gòu)分析表明，微波燒結(jié)有效提高了樣品的致密度。第十八頁，共三十九頁，編輯于2023年，星期二中南大學(xué)朱鳳霞等人用微波技術(shù)燒結(jié)金屬純銅壓坯，結(jié)果表明，微波燒結(jié)可在較短時間內(nèi)對粉末樣品實現(xiàn)燒結(jié)致密化。微波燒結(jié)樣品具有獨特孔隙分布規(guī)律，樣品橫截面中心處孔隙率比橫截面邊緣處的小，并且微波燒結(jié)樣品孔隙比常規(guī)燒結(jié)細(xì)小。中南大學(xué)羅述東等人研究了微波燒結(jié)W-Cu合金的工藝與性能，得到了致密度高，燒結(jié)性能更好的鎢銅合金材料。

A.Nadjafi，Maryam，Negari等人研究了微波燒結(jié)Fe-Cu合金的工藝與性能，結(jié)果表明燒結(jié)后材料與常規(guī)燒結(jié)相比密度、硬度、抗拉強度都有提高。印度S.SPanda等人研究不銹鋼材料316L和434L的微波燒結(jié)，與常規(guī)燒結(jié)相比燒結(jié)時間減少了90，顯示燒結(jié)樣品晶粒細(xì)小。印度C.Padmavathi等人研究奧氏體不銹鋼材料316L和YAG增強316L復(fù)合材料的微波燒結(jié)后的電化學(xué)性能，結(jié)果表明與常規(guī)燒結(jié)相比微波燒結(jié)獲得了更好的抗腐蝕性能。

第十九頁，共三十九頁，編輯于2023年，星期二G.Prabhu等人用3kW，2.45GHz的微波設(shè)備在2073K溫度下成功燒結(jié)了純鎢粉，粗晶粒鎢粉達(dá)到理論密度的85，經(jīng)高能球磨處理的細(xì)晶粒鎢粉達(dá)到理論密度的93。印度A.Upadhyaya等人研究了微波燒結(jié)92.5W-6.4Ni-1.1Fe合金的工藝與性能［40］，研究結(jié)果表明：在王存龍等：微波技術(shù)在陶瓷與粉末冶金燒結(jié)中的應(yīng)用常規(guī)燒結(jié)和微波燒結(jié)試樣性能對比Table1Propertiescontrastofsamplessinteredbyconventionalheatingandmicrowaveheating抗拉強度/MPa伸長率/642±233.5±0.8805±1411.2±1.1燒結(jié)方法常規(guī)微波硬度（HV）210±15295±101500℃下，微波燒結(jié)比常規(guī)燒結(jié)時間減少了75，掃描時間的縮短限制了鎢晶粒的長大。硬度和抗拉強度等力學(xué)性能比常規(guī)燒結(jié)時間改善。試驗的對。但在微波燒結(jié)金屬中存在一些值得關(guān)注的特殊現(xiàn)象：在燒結(jié)金屬粉末時，在樣品與保溫層之間要埋設(shè)高介電損耗材料對樣品進(jìn)行輔助加熱，在燒結(jié)初期能迅速吸收微波以加熱金屬粉末，燒結(jié)后期還有保溫和促進(jìn)壓坯致密化的作用。第二十頁，共三十九頁，編輯于2023年，星期二微波燒結(jié)的裝置

1微波發(fā)生器與微波反應(yīng)腔一般實驗用微波燒結(jié)系統(tǒng)的硬件通常由微波源、波導(dǎo)管、加熱腔體等組成。微波源通常包括一個直流電源和一個磁控管，磁控管是恒定輸出功率器件，通過改變電源的陽極電壓來控制負(fù)載功率。微波源產(chǎn)生的微波由銅或鋁制做的金屬波導(dǎo)管導(dǎo)入加熱腔體，對腔體中試樣加熱燒結(jié)。一般還配有鐵氧體環(huán)行器來保護(hù)磁控管，環(huán)形器的作用是將反射的微波導(dǎo)向水負(fù)載以保護(hù)磁控管，使之不會因為反射回來的微波能發(fā)熱而燒毀。核心部分是微波燒結(jié)腔體，腔體設(shè)計能否確保能量耦合與阻抗匹配影響到微波利用效率和磁控管壽命。同時燒結(jié)腔體的合理設(shè)計是實現(xiàn)材料成功燒結(jié)的關(guān)鍵。輸出功率和加熱均勻性是微波系統(tǒng)的主要性能指標(biāo)。微波的場型主要有單模場型和多模場型。單模腔微波爐場分布簡單、穩(wěn)定，缺點是均勻場區(qū)小而不可調(diào)，適用于燒結(jié)低介質(zhì)損耗、小型試樣的材料。多模腔可以擴(kuò)大均勻場區(qū)，燒結(jié)大尺寸、高損耗的材料，工業(yè)化微波燒結(jié)采用多模腔微波燒結(jié)爐。第二十一頁，共三十九頁，編輯于2023年，星期二

3.2保溫材料與輔助加熱材料保溫材料和輔助加熱材料的選擇以及保溫結(jié)構(gòu)設(shè)計對于加快樣品升溫速率、保證成功燒結(jié)起關(guān)鍵作用。保溫材料要求具有不吸收微波能，絕緣性好、耐高溫、可反復(fù)使用、高溫下與被燒結(jié)材料不發(fā)生反應(yīng)的特點。常用保溫材料有多晶莫來石纖維、等，它們對微波有很好的透過性，不會影響被燒結(jié)材料吸收微波。輔助加熱材料也稱預(yù)加熱材料，在燒結(jié)氧化物陶瓷、金屬粉末時通常在試樣與保溫材料之間加入一些強微波吸收材料，利用這些材料在常溫下吸收微波的特性預(yù)加熱樣品。另外還可以在材料內(nèi)部添加或在試樣表面噴涂高損耗介質(zhì)組分。輔助加熱材料等高損耗介質(zhì)。常溫下具有較高的介電常數(shù)，能夠強烈吸收微波而迅速升溫，1000℃高溫時對微波的吸收會大大降低。因而SiC作為微波加熱的預(yù)加熱體材料得到廣泛應(yīng)用。

Janney微波燒結(jié)ZrO2采用SiC棒起到了預(yù)熱ZrO2坯體和改善加熱均勻性的作用。晉勇微波燒結(jié)金屬陶瓷采用石墨粉和Cr2O3作為輔助加熱材料。第二十二頁，共三十九頁，編輯于2023年，星期二3.3測溫裝置溫度測量不準(zhǔn)會造成微波燒結(jié)中熱失控?zé)蹣悠?，精確的溫度測量對保證及時改變微波功率的大小十分重要。目前微波燒結(jié)采用的測溫技術(shù)有熱電偶和光學(xué)測溫計二種測溫方式。也有研究者為了精確測溫，通過對非微波加熱區(qū)溫度的測量，根據(jù)熱傳導(dǎo)及界面熱阻的理論推倒出燒結(jié)材料的實際溫度，即軟測量理論。微波屬于超高頻電磁波，存在強電磁場。如果用常規(guī)熱電阻、熱電偶測溫時，金屬材料制作的測溫探頭及導(dǎo)線在高頻電磁場的作用下會產(chǎn)生感應(yīng)電流，由于集膚效應(yīng)和渦流效應(yīng)，使其自身溫度升高，對溫度測量造成嚴(yán)重干擾。為防止熱電偶尖端效應(yīng)產(chǎn)生的放電打弧現(xiàn)象和感應(yīng)電流的干擾，熱電偶測溫要采用特殊加工的合金管屏蔽微波。一般采用非接觸式的紅外測溫儀。其突出優(yōu)點是響應(yīng)時間快，靈敏度高，抗干擾能力強，測溫范圍廣，使用壽命長，如美國Rayteck公司MRISB紅外測溫儀，MarathonTMMM系列紅外測溫儀，OPTEX公司的BA、BS、BF系列紅外測溫儀。第二十三頁，共三十九頁，編輯于2023年，星期二4微波燒結(jié)的工藝參數(shù)影響微波燒結(jié)的因素主要有：微波頻率、功率，燒結(jié)時間，燒結(jié)升溫速率，材料本身的介電損耗特性。

1）微波頻率影響著微波燒結(jié)過程中試樣吸收微波能的多少，它們之間呈線性變化，頻率越高則試樣在單位時間、單位體積內(nèi)吸收的微波能量就越多。

2）微波源功率的大小影響著燒結(jié)腔中電場的強度分布，從而影響燒結(jié)的速度。在其他條件不變得情況下，輸入功率P與溫升速度成正比。

3）由于不同的物質(zhì)對微波的吸收和升溫速率不同，微波升溫速率是至關(guān)重要的。根據(jù)溫度反饋對微波功率進(jìn)行實時調(diào)整，采用控制功率的變化和加熱時間來控制升溫是常用的辦法。功率時間曲線是微波燒結(jié)過程的重要曲線。高溫快燒和低溫慢燒都會對組織的晶粒造成影響。

4）微波燒結(jié)過程溫度場的變化規(guī)律涉及很多因數(shù)，如材料的熱導(dǎo)率、介電損耗因子的溫度變化率，解決工藝問題的方法主要有以下幾種：選擇合理的燒結(jié)時間和加熱速度；選擇合適的保溫層和輔熱材料。第二十四頁，共三十九頁，編輯于2023年，星期二

5工業(yè)微波爐率先實現(xiàn)微波能高溫技術(shù)產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用的國家有美國、加拿大、德國、日本。美國DennisTool工具公司購買美國賓州州立大學(xué)的微波燒結(jié)硬質(zhì)合金專利后生產(chǎn)微波高溫連續(xù)式燒結(jié)設(shè)備，能夠在4h內(nèi)完成對硬質(zhì)合金的燒結(jié)。加拿大的IndexableTool公司用微波燒結(jié)氮化硅陶瓷刀具，5臺設(shè)備日產(chǎn)2萬片刀片。陶瓷坯料在3h內(nèi)可被加熱到1750℃左右，保溫約20min后自然冷卻，大約5h出爐。日本美濃窯業(yè)和核融合科學(xué)研究所推出了80kW燒結(jié)溫度1400℃的連續(xù)式微波高溫?zé)Y(jié)隧道窯，主要應(yīng)用領(lǐng)域是氧化鋁結(jié)構(gòu)陶瓷、高溫耐火材料和高檔日用陶瓷材料。國內(nèi)目前微波工業(yè)爐制造商主要是長沙隆泰微波熱工有限公司和沈陽金屬所。長沙隆泰微波熱工系列產(chǎn)品有AMPS連續(xù)式微波推舟窯；AMVS連續(xù)式微波高溫豎式窯；MBS系列微波高溫箱式爐；HAMiLab微波高溫試驗站。沈陽金屬所制造MFM-863系列微波燒結(jié)爐。第二十五頁，共三十九頁，編輯于2023年，星期二應(yīng)用前景微波能從1947年應(yīng)用于家用微波爐，目前已應(yīng)用到燒結(jié)與合成和低溫物化處理，微波化學(xué)也成為新型學(xué)科。微波燒結(jié)技術(shù)的誕生與發(fā)展，已從陶瓷材料的制備擴(kuò)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。微波器件的設(shè)計與計算機(jī)模擬仿真的結(jié)合以及自動控制技術(shù)的應(yīng)用也使微波設(shè)備更加智能化，更加適應(yīng)不同材料的燒結(jié)。盡管微波技術(shù)應(yīng)用領(lǐng)域日益擴(kuò)大，但微波燒結(jié)一直以來面臨一些技術(shù)困難，如燒結(jié)材料種類局限性、加熱過程熱失控、溫度精確測量與控制，以及非均勻加熱、燒結(jié)件的熱點與開裂，還有獲得溫度均勻的大燒結(jié)區(qū)域仍是需要突破的一個難題?？傊⒉Y(jié)技術(shù)從根本上改變了材料燒結(jié)的工藝現(xiàn)狀，具有巨大的發(fā)展?jié)摿蛻?yīng)用前景。微波燒結(jié)技術(shù)距離大規(guī)模工業(yè)化還有一定距離，但微波技術(shù)工業(yè)化與商業(yè)化的實現(xiàn)是可以期待的。第二十六頁，共三十九頁，編輯于2023年，星期二thankyou!!!第二十七頁，共三十九頁，編輯于2023年，星期二工藝過程：

一、金屬粉末壓制成型

常用機(jī)械粉碎、霧化、物理化學(xué)法制取粉末。制取的粉末經(jīng)過篩分與混合，混料均勻并加入適當(dāng)?shù)脑鏊軇龠M(jìn)行壓制成型，粉粒間的原子通過固相擴(kuò)散和機(jī)械咬合作用，使制件結(jié)合為具有一定強度的整體。壓力越大則制件密度越大，強度相應(yīng)增加。有時為減小壓力合增加制件密度，也可采用熱等靜壓成型的方法。

第二十八頁，共三十九頁，編輯于2023年，星期二二、燒結(jié)

將壓制成型的制件放置在采用還原性氣氛的閉式爐中進(jìn)行燒結(jié)，燒結(jié)溫度約為基體金屬熔點的2/3～3/4倍。由于高溫下不同種類原子的擴(kuò)散，粉末表面氧化物的被還原以及變形粉末的再結(jié)晶，使粉末顆粒相互結(jié)合，提高了粉末冶金制品的強度，并獲得與一般合金相似的組織。經(jīng)燒結(jié)后的制件中，仍然存在一些微小的孔隙，屬于多孔性材料。

第二十九頁，共三十九頁，編輯于2023年，星期二三、后處理

一般情況下，燒結(jié)好的制件能夠達(dá)到所需性能，可直接使用。但有時還需進(jìn)行必要的后處理。如精壓處理，可提高制件的密度和尺寸形狀精度；對鐵基粉末冶金制件進(jìn)行淬火、表面淬火等處理可改善其機(jī)械性能；為達(dá)到潤滑或耐蝕目的而進(jìn)行浸油或浸漬其它液態(tài)潤滑劑；將低熔點金屬滲入制件孔隙中去的熔滲處理，可提高制件的強度、硬度、可塑性或沖擊韌性等。

第三十頁，共三十九頁，編輯于2023年，星期二粉末冶金工藝的優(yōu)點

1、絕大多數(shù)難熔金屬及其化合物、假合金、多孔材料只能用金屬粉末壓制成型方法來制造。2、由于粉末冶金方法能壓制成最終尺寸的壓坯，而不需要或很少需要隨后的機(jī)械加工，故能大大節(jié)約金屬，降低產(chǎn)品成本。用粉末冶金方法制造產(chǎn)品時，金屬的損耗只有1-5%，而用一般熔鑄方法生產(chǎn)時，金屬的損耗可能會達(dá)到80%第三