微波能量已经使用了超过50年的各种应用程序。早期的一些应用包括通信、导航和干燥的食品。目前,工业用微波包括木材加工、橡胶的硫化橡胶、肉回火、和药物治疗。在过去的二十年里,国内微波炉的非凡成功家庭烹饪有了翻天覆地的变化。 概述利用微波陶瓷加工是相对近期的发展。它们可以被有效地应用于烧结和热陶瓷对象。微波应用的最新发展的烧结金属粉末,一个令人惊讶的应用,针对大部分金属反射微波的事实。然而,反射金属只有发生在固体,无孔隙的形成和在室温下暴露在微波。金属粉末的形式将吸收微波在室温和加热非常有效和快速。这项技术可以用于各种粉末烧结金属组件,并产生有用的产品从小型气缸,棒,齿轮和汽车零部件在30 - 90分钟。 微波加热的金属微波加热烧结是完全不同的从传统的烧结,包括辐射/电阻加热后通过传导热能转移到身体的内部处理。微波加热是一种体积加热涉及电磁能量转化为热能,这是即时的、快速、高效。 微波电磁频谱的一部分对应于频率300兆赫到300兆赫。然而,大多数研究和工业活动涉及微波只在2.45 GHz和915 MHz的频率。基于微波相互作用,大多数材料可以分为三个类别之一——不透明,透明和吸收。亚博网站下载大部分金属是不透明的微波和很好的反射-这个属性用于雷达检测。然而,金属粉非常良好的微波吸收剂,有效加热,加热率高达100°C的最小值1。其他材料是透明或吸收微亚博网站下载波在环境温度不同程度。微波吸收的程度,因此加热,随着温度而发生惊人的变化。 微波与常规加热微波能的使用材料加工有很大潜力,比常规加热和实际的优势。亚博网站下载这些包括: •时间和节约能源 •快速加热率 •大大减少处理时间和温度 •细微观结构,从而提高机械性能和更好的产品性能 •降低对环境的影响。 可以微波烧结金属?直到最近,微波加热应用于烧结只有氧化物陶瓷和半金属碳化物和氮化物。在粉末形式,然而,我们的研究表明,几乎所有的金属、合金、和金属间化合物将夫妇在微波领域,并高效地加热,和他们的绿色部分会产生高度烧结体,力学性能有所改善。例如,在我们的探索性实验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)。这些形成高度烧结体的总周期时间大约90分钟的温度范围1100 - 1300°C的均热时间30分钟形成气体(N的混合物2和H2)的气氛。机械性能如断裂模量(铁道部)和微波处理样本的硬度明显高于传统的样本——FN208的情况下,铁道部高出60%。微波处理样品的密度接近理论密度,和绿色的遗体被保存下来的净形状没有明显的尺寸变化。 金属被微波烧结?许多商业各种合金成分的粉末金属组件,包括钢铁、铜、铝、镍、钼、钴、钨、钨硬质合金、锡及其合金烧结使用微波,生产基本上完全致密的身体。图1展示了一些冶金部分使用微波技术处理。最大的商业钢组件已经被完全烧结系统到目前为止是一个汽车齿轮的直径10厘米,高度为2.5厘米。
|
图1所示。金属部分产生的微波烧结齿轮缸等棒和光盘。 |
微波烧结设备
一个典型的微波烧结设备运行在2.45 GHz频率范围1 - 6千瓦的功率输出。烧结室由住房(批处理系统)或氧化铝陶瓷绝缘管绝缘陶瓷绝缘之外,图2。绝缘的主要功能是保护工件产生热量。光学高温计的温度监控,红外传感器和/或铠装热电偶放置接近样品的表面。系统配备适当的设备提供所需的烧结气氛,如Happ亚博体育2N2、基于“增大化现实”技术等,能够实现温度高达1600°C。
|
图2。微波烧结炉的示意图。 |
可以很容易地商业化的技术扩大现有的微波烧结系统或设计一个连续系统配件的各种形状和大小。 微波烧结的金属微波烧结的金属的影响是明显的粉末金属领域的技术。金属粉末用于各种各样的产品和应用程序在各种行业,包括汽车行业,航空和重型机械。具有挑战性的要求,新的和改进的过程和材料的高完整性为先进的工程应用需要创新和新技术。亚博网站下载细微观结构和near-theoretical密度在特殊粉末金属组件仍难以捉摸和广泛。增加行业的成本也是一个问题。微波处理提供了一种新方法来满足这些要求的细微观结构和更好的性能,并可能以较低的成本。 为什么微波烧结产生更好的性能比传统处理?有两个主要原因微波过程收益更好的力学性能,特别是在粉末金属的情况下,会产生一个更细的粒度、孔隙的形状,如果有的话,比传统截然不同的部分。在microwave-processed粉末金属组件,我们发现round-edged疏密度产生高延性和韧性。 米icrowave烧结机制到目前为止,已经有一些努力致力于理解机制和微波烧结金属背后的科学。亚博老虎机网登录然而,很明显,microwave-metal交互是更复杂的比工作领域的积极预期。有很多因素造成显著的总微波加热金属粉。样本大小和形状,腔内的微波能量的分布,和电磁辐射的磁场都是重要的加热和烧结粉末金属。本研究是在早期阶段,这将是一个长时间的确切机制阐明。 |