微波燒結(jie)(jie)是(shi)近年(nian)來(lai)迅速發展起來(lai)的一種加熱燒結(jie)(jie)新技術,它不同于通過(guo)傳導、輻射、對流機(ji)制傳遞熱量的傳統加熱燒結(jie)(jie)方(fang)法,而是(shi)利用微波的特殊波段與(yu)材料(liao)的基(ji)本結(jie)(jie)構耦合(he)而產生熱量,使得(de)材料(liao)整體被加熱至燒結(jie)(jie)溫(wen)度而實現致密化(hua)。微波燒結(jie)(jie)與(yu)傳統燒結(jie)(jie)技術相比,具有(you)許多突(tu)出優(you)點:
(1)微波燒結能非常快地將電磁波的能量轉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,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。
(2)微波燒結可顯著降低燒結溫度,并由于加熱速率快,使得燒結周期大大縮短,從而大幅降低了能耗,比常規燒結節能70%～90%;而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、廢熱排放量顯著降低。
(3)在微波電磁能的(de)作用(yong)下,材料內(nei)部分(fen)子(zi)的(de)動(dong)能增加,擴(kuo)散系數提高,燒(shao)結活化(hua)能降低,使得(de)晶粒來不(bu)及長大就(jiu)被燒(shao)結,從而得(de)到均勻的(de)細晶粒組(zu)織;并且材料的(de)孔(kong)隙率(lv)小(xiao),孔(kong)隙形狀也比傳統燒(shao)結的(de)更圓滑,使材料具有(you)更優良的(de)力學性能。
例如(ru),制(zhi)(zhi)備(bei)92.5W6.4Ni1.1Fe合(he)金(jin)(jin),在(zai)(zai)傳(chuan)(chuan)(chuan)統燒(shao)(shao)(shao)(shao)(shao)(shao)結(jie)爐(lu)中(zhong)(zhong)粉末坯體的(de)(de)(de)升(sheng)溫(wen)速(su)(su)(su)率(lv)(lv)為(wei)5℃/min,而在(zai)(zai)微(wei)波(bo)(bo)爐(lu)中(zhong)(zhong),其(qi)升(sheng)溫(wen)速(su)(su)(su)率(lv)(lv)可達(da)到20℃/min,這(zhe)(zhe)(zhe)(zhe)使(shi)得(de)燒(shao)(shao)(shao)(shao)(shao)(shao)結(jie)時間減少(shao)了75%左右(you),從而大(da)幅縮(suo)短燒(shao)(shao)(shao)(shao)(shao)(shao)結(jie)周期,并(bing)有(you)效抑制(zhi)(zhi)了晶(jing)(jing)粒(li)粗(cu)化。在(zai)(zai)傳(chuan)(chuan)(chuan)統燒(shao)(shao)(shao)(shao)(shao)(shao)結(jie)過程中(zhong)(zhong),除了會(hui)(hui)使(shi)晶(jing)(jing)粒(li)粗(cu)化外,長(chang)時間燒(shao)(shao)(shao)(shao)(shao)(shao)結(jie)也會(hui)(hui)導致鎢鎳鐵合(he)金(jin)(jin)中(zhong)(zhong)產生(sheng)脆(cui)性(xing)金(jin)(jin)屬(shu)間化合(he)物NiW和(he)Fe7W6,而使(shi)用(yong)(yong)微(wei)波(bo)(bo)燒(shao)(shao)(shao)(shao)(shao)(shao)結(jie)制(zhi)(zhi)備(bei)的(de)(de)(de)合(he)金(jin)(jin)中(zhong)(zhong)沒(mei)有(you)發(fa)現這(zhe)(zhe)(zhe)(zhe)類脆(cui)性(xing)金(jin)(jin)屬(shu)間化合(he)物,這(zhe)(zhe)(zhe)(zhe)使(shi)得(de)其(qi)抗拉(la)強度(du)達(da)到了805MPa,高(gao)于(yu)(yu)傳(chuan)(chuan)(chuan)統燒(shao)(shao)(shao)(shao)(shao)(shao)結(jie)體(642MPa),伸長(chang)率(lv)(lv)達(da)到11.2%,也高(gao)于(yu)(yu)傳(chuan)(chuan)(chuan)統燒(shao)(shao)(shao)(shao)(shao)(shao)結(jie)體(3.5%)。在(zai)(zai)燒(shao)(shao)(shao)(shao)(shao)(shao)結(jie)高(gao)密度(du)合(he)金(jin)(jin)時,由(you)于(yu)(yu)固、液相密度(du)差異較(jiao)大(da),在(zai)(zai)重(zhong)力作用(yong)(yong)下固相會(hui)(hui)發(fa)生(sheng)沉降,坯體在(zai)(zai)燒(shao)(shao)(shao)(shao)(shao)(shao)結(jie)時就會(hui)(hui)產生(sheng)變形。使(shi)用(yong)(yong)微(wei)波(bo)(bo)燒(shao)(shao)(shao)(shao)(shao)(shao)結(jie)技術升(sheng)溫(wen)速(su)(su)(su)率(lv)(lv)較(jiao)快,能(neng)(neng)(neng)有(you)效控制(zhi)(zhi)這(zhe)(zhe)(zhe)(zhe)一問題。使(shi)用(yong)(yong)微(wei)波(bo)(bo)燒(shao)(shao)(shao)(shao)(shao)(shao)結(jie)法制(zhi)(zhi)備(bei)90W7Ni3Fe合(he)金(jin)(jin),試樣(yang)的(de)(de)(de)垂(chui)直收(shou)縮(suo)率(lv)(lv)和(he)水(shui)平收(shou)縮(suo)率(lv)(lv)分別(bie)為(wei)0.21%和(he)0.72%,明顯小于(yu)(yu)傳(chuan)(chuan)(chuan)統燒(shao)(shao)(shao)(shao)(shao)(shao)結(jie)試樣(yang)(垂(chui)直收(shou)縮(suo)率(lv)(lv)1.23%,水(shui)平收(shou)縮(suo)率(lv)(lv)3.25%)。此外,微(wei)波(bo)(bo)燒(shao)(shao)(shao)(shao)(shao)(shao)結(jie)能(neng)(neng)(neng)促進合(he)金(jin)(jin)固結(jie),其(qi)平均晶(jing)(jing)粒(li)尺寸比常(chang)規燒(shao)(shao)(shao)(shao)(shao)(shao)結(jie)的(de)(de)(de)小,相對(dui)密度(du)也更(geng)高(gao),可達(da)到99.88%。又如(ru),常(chang)規燒(shao)(shao)(shao)(shao)(shao)(shao)結(jie)WC/Co復合(he)材料(liao)必須加(jia)入大(da)量(liang)的(de)(de)(de)晶(jing)(jing)粒(li)生(sheng)長(chang)抑制(zhi)(zhi)劑以便獲得(de)細(xi)小均勻的(de)(de)(de)微(wei)觀結(jie)構,但是(shi)這(zhe)(zhe)(zhe)(zhe)些晶(jing)(jing)粒(li)生(sheng)長(chang)抑制(zhi)(zhi)劑的(de)(de)(de)加(jia)入會(hui)(hui)降低最終產品的(de)(de)(de)力學性(xing)能(neng)(neng)(neng),而在(zai)(zai)微(wei)波(bo)(bo)燒(shao)(shao)(shao)(shao)(shao)(shao)結(jie)試樣(yang)中(zhong)(zhong)不需要加(jia)入大(da)量(liang)的(de)(de)(de)晶(jing)(jing)粒(li)生(sheng)長(chang)抑制(zhi)(zhi)劑就可獲得(de)細(xi)晶(jing)(jing)粒(li)組織,從而可獲得(de)更(geng)加(jia)優良的(de)(de)(de)力學性(xing)能(neng)(neng)(neng)。在(zai)(zai)傳(chuan)(chuan)(chuan)統燒(shao)(shao)(shao)(shao)(shao)(shao)結(jie)中(zhong)(zhong),大(da)量(liang)的(de)(de)(de)鎢會(hui)(hui)溶解在(zai)(zai)鈷基(ji)體中(zhong)(zhong),而在(zai)(zai)微(wei)波(bo)(bo)燒(shao)(shao)(shao)(shao)(shao)(shao)結(jie)試樣(yang)中(zhong)(zhong)沒(mei)有(you)觀察(cha)到這(zhe)(zhe)(zhe)(zhe)種(zhong)現象,因此,微(wei)波(bo)(bo)燒(shao)(shao)(shao)(shao)(shao)(shao)結(jie)試樣(yang)的(de)(de)(de)硬度(du)和(he)抗腐蝕性(xing)能(neng)(neng)(neng)都得(de)到了顯著改善。