微波烧结金属粉末技术
微波是频率在300MHz-300GHz(对应波长在1000-1mm)范围的电磁波。微波烧结是利用微波辐射来代替传统的外加热源,材料通过自身对电磁场能量的吸收达到烧结温度而实现致密化。相对于传统认识-块体金属会将微波辐射反射掉,处于粉末状态的金属却能有效吸收微波而实现加热,进而能够利用微波烧结制备金属器件。
微波烧结金属粉末的原理是:
1、微波热效应
在微波电磁场中,其内部自由电荷在电磁场作用下,会迅速向导体表面聚集,自由电荷聚集在导体表面,内部自由电荷密度为零。在电磁场作用下,金属导体表面会产生电流,存在欧姆损耗,当减小金属导体的宏观尺寸,使之与微波电磁场完全耦合,就能有效实现加热和烧结。
2、微波非热效应
微波烧结中,除微波热效应外,还存在一定的微波非热效应,包括活化过程速率增强、烧结体性能改变等。其机理可能是在电磁场存在条件下,引起沿电场方向的电势梯度,导致空间电荷产生附加驱动力,增强带电微粒的扩散作用,降低了粉末的烧结活化能,使得各种微粒的迁移变得更加容易发生,且迁移速度提高很多,故能明显促进致密化过程。
传统烧结过程中,材料表面、内部和中心区域温度存在较大梯度,容易导致晶粒不均匀,内部存在较多缺陷。而微波烧结依靠电磁场辐射透入材料内部,材料整体发生介质损耗而升温,各部分温差小,材料显微结构得到改善,性能更加优异。
烧结周期-任何金属粉末生坯都能在10-30min内烧结完成,同时微波烧结能得到均匀细晶显微结构,孔隙少且规则,材料具有更好的延展性和韧性,宏观性能优异,同时微波烧结能耗低,效率高,比传统烧结节能80%作用,而且清洁、安全、无污染。微波烧结具有的独特优点预示其在现代材料制备
行业中拥有广阔的发展空间,被广泛成为“烧结技术的一场革命”。