微波烧结与传统烧结技术相比突出的优点

(1)微波烧结能非常快地将电磁波的能量转化为物质分子的能量,从而使得材料可内外同时加热,使材料内部温度梯度很小,材料内部热应力减至最低,因此能有效缓解材料在烧结过程中的开裂与变形。
　　(2)微波烧结可显著降低烧结温度,并由于加热速率快,使得烧结周期大大缩短,从而大幅降低了能耗,比常规烧结节能70%～90%;而且能显著减少烧结气氛的气体使用量,使得烧结过程中的废物、废热排放量显著降低。
　　(3)在微波电磁能的作用下,材料内部分子的动能增加,扩散系数提高,烧结活化能降低,使得晶粒来不及长大就被烧结,从而得到均匀的细晶粒组织;并且材料的孔隙率小,孔隙形状也比传统烧结的更圆滑,使材料具有更优良的力学性能。
例如,制备92.5W6.4Ni1.1Fe合金,在传统烧结炉中粉末坯体的升温速率为5℃/min,而在微波炉中,其升温速率可达到20℃/min,这使得烧结时间减少了75%左右,从而大幅缩短烧结周期,并有效抑制了晶粒粗化。在传统烧结过程中,除了会使晶粒粗化外,长时间烧结也会导致钨镍铁合金中产生脆性金属间化合物NiW和Fe7W6,而使用微波烧结制备的合金中没有发现这类脆性金属间化合物,这使得其抗拉强度达到了805MPa,高于传统烧结体(642MPa),伸长率达到11.2%,也高于传统烧结体(3.5%)。在烧结高密度合金时,由于固、液相密度差异较大,在重力作用下固相会发生沉降,坯体在烧结时就会产生变形。使用微波烧结技术升温速率较快,能有效控制这一问题。使用微波烧结法制备90W7Ni3Fe合金,试样的垂直收缩率和水平收缩率分别为0.21%和0.72%,明显小于传统烧结试样(垂直收缩率1.23%,水平收缩率3.25%)。此外,微波烧结能促进合金固结,其平均晶粒尺寸比常规烧结的小,相对密度也更高,可达到99.88%。

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