微波烧结在粉末冶金中的应用
粉末冶金新技术-烧结
用SPS制取块状纳米晶Fe90Zr7B3软磁的过程是: 先将由非 晶薄带经球磨制成的50～150μｍ非晶粉末装入WC/Co合金 模具内,并在SPS烧结机上烧结(真空度1×10-2Pa以下、升温 速度0.09~1.7K/s、温度673～873Ｋ、压力590MPa), 再把所 得的烧结体在1×10-2Pa真空下、以3 7K/s速度加热到923Ｋ、 保温后而制成。材料显示较好的磁性能：最大磁导率29800、 100Ｈｚ下的动态磁导率3430, 矫顽力12Ａ/ｍ。
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双频微波烧结炉 生产用大型微波烧结炉 已烧结成多种材料：如陶瓷和铁氧体等材料。另 外，在日本又开发出相似的毫米波烧结技术，并成功 地在2023K下保温1h烧结成全致密的AlN材料。
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2.爆炸压制技术 爆炸压制又称冲击波压制是一种有前途的工艺
方法,它在粉末冶金中发挥了很重要的作用, 爆炸压 制时,只是在颗粒的表面产生瞬时的高温,作用时间 短,升温和降温速度极快。适当控制爆炸参数,使得 压制的材料密度可以达到理论密度的90%以上,甚至 达到99%。
3）快速脉冲电流的加入, 无论是粉末内的放电部位还是焦耳 发热部位, 都会快速移动, 使粉末的烧结能够均匀化。
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与传统的粉末冶金工艺相比，SPS工艺的特点是：
• 粉末原料广泛：各种金属、非金届、合金粉末，特别是 活性大的各种粒度粉末都可以用作SPS 烧结原科。
• 成形压力低：SPS烛结时经充分微放电处理，烧结粉末表 面处于向度活性化状态．为此，其成形压力只需要冷压烧 结的l/10~1/20。
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SPS制备软磁材料 通常用急冷或喷射方法可得到FeMe(Nb、Zr、Hf)Ｂ的非 晶合金,在稍高于晶化温度处理后, 可得到晶粒数10ｎｍ，具有 体心立方结构，高Bs 、磁损小的纳米晶材料。但非晶合金目 前只能是带材或粉末, 制作成品还需要将带材重叠和用树脂固 结, 这使得成品的密度和Bs均变低。近年, 日本采用SPS工艺研 究FeMeＢ块材的成形条件及磁性能。
微波在冶金中的应用研究
1. 微波在火法冶金中的应用 碳是一种较易吸收微波的物质，可
在 短 时 间 内 升 温 到 1050~1155K，同 时 微波具有选择性加热物料的特点，因此 利用微波加热含碳矿物可以有效实现有 效矿物的分离。金属氧化矿的微波碳热 还原是一项非常有前途的冶金新技术， 对冶金炼铁和有色金属的冶炼等冶金工 艺都有重要的实际意义，很多人在这方 面都做了相关的研究工作。
微波在粉末冶金中的应用
由于微波同固态物质间的交替影 响，要将微波成功地应用到陶瓷氧化物 和硬质合金等粉末冶金产品的烧结中需 要不同的工艺方法。微波烧结产品与传 统烧结产品相比可自由地选择更多的参 数，因而这种烧结方法更有潜力，它不仅 降低了一般材料的生产成本，如硬质合 金系列，而且对发展和优化陶瓷结构也 有相当明显的作用。目前微波技术在世
表 锰氧化物在微波场中的升温特性
时间 t/ min
0
温度 T/K
△ T/ △ K (K/min)
MnO2 298
Mn3O4 298
MnO2 -
Mn3O4 -
1
920
305
220
7
2
1050
312
112
7
3
1000
320
76
8
5
1123
335
22
7.5
7
1250
348
0
6.5
11
1170
372
-30
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（2）在轻金属中的应用 郭先健等 [10] 研究了在微波作用下 一水硬铝石的拜耳法溶出过程，发现与 传统的拜耳法溶出工艺相比，在微波辐 射作用下，溶出温度低，溶出速率提高， 而且能消除钛结巴的危害，能较好地改 善一水硬铝石的溶出性能和降低氧化铝 的生产能耗。 （3）在稀有金属中的应用 近 年 在 国 外，将 微 波 用 于 钨 精 矿 的分解及黑钨精矿的微波苏打烧结 等 研 究 已 取 得 进 展。黑 钨 精 矿 和 苏 打 (20% ～ 40%) 的混合料能强烈吸收微波 能，在适宜微波场强度下，可在 15 ～ 20 分 钟 内 将 试 样 加 热 至 820 ℃ ～ 980 ℃， 保持 10 ～ 20 分钟即可完成烧结，获得 高质量的烧结块。研究结果表明 ：微波 烧结能激发被烧结物料的离子化和交互 置 换、氧 化、相 变 等 物 理 化 学 过 程，使 烧结反应完成时间缩短 。 [11] （4）在贵金属冶金中的应用 我国地质部矿产综合利用研究 所 的 研 究 表 明 ：难 处 理 金 矿 经 微 波 处 理 后，金 浸 出 率 可 大 于 90%。魏 明 安 等 [11] 研 究 难 浸 微 细 包 裹 金，在 料 层 固
微波冶金应用的原理
微波冶金应用的原理前言微波冶金是一种特殊而又高效的冶金加热方式，它利用微波能将物质内部迅速加热，从而实现温度控制和冶金过程的优化。
本文将介绍微波冶金的应用原理。
微波冶金的基本原理微波冶金利用微波的特殊性质，将能量直接传递到物质内部，从而实现加热。
其基本原理如下：1.微波加热效应: 微波是一种电磁波，具有频率高、波长短的特点。
当微波与物质相互作用时，会引起物质分子的振动和摩擦，从而产生热能。
相比传统的加热方式，微波加热更加高效和均匀。
2.微波选择性加热: 微波对物质的选择性加热是利用物质在微波场中的吸收特性。
不同物质对微波的吸收能力不同，对不同频率的微波有不同的响应。
通过选择合适的微波频率可以实现对特定物质的选择性加热。
3.冶金反应的促进: 微波加热能够促进冶金反应的进行。
微波场对金属内部的液相扩散能起到一定的促进作用，使液相扩散反应速率加快。
同时，微波还可以改变金属熔体的流动性和界面张力，促进金属的组织变化和相变反应。
微波冶金的应用领域微波冶金的应用领域非常广泛，以下是其主要应用领域的列举：•金属熔炼: 微波冶金在金属熔炼领域有着广泛的应用。
利用微波加热，可以实现金属熔融的快速、均匀和高效，有效提高了冶金效率和质量。
•合金制备: 微波冶金在合金制备领域也有着重要的应用。
通过微波加热可以实现对合金成分的精确控制和合金相变的调控，从而得到具有特定性能的合金材料。
•金属粉末冶金: 微波冶金在金属粉末冶金领域也有广泛的应用。
微波加热可以实现对金属粉末的高速和均匀加热，从而实现金属粉末的烧结和熔融。
这种加热方式能够提高金属粉末冶金的工艺效率和产品质量。
•金属材料热处理: 微波冶金在金属材料热处理领域也有重要的应用。
微波加热可以实现对金属材料的局部加热和快速冷却，在热处理过程中实现对材料性能的调控和优化。
•金属铸造: 微波冶金在金属铸造领域也有着重要的应用。
利用微波加热可以实现对金属熔体的快速、均匀和高效加热，从而实现金属铸造工艺的改进和优化。
《微波烧结在粉末冶》课件
金属粉末的优势
金属粉末具有高纯度、高比表 面积、易于成型等优势，非常 适合用于微波烧结技术。
陶瓷粉末的应用
陶瓷粉末也可以通过微波烧结 技术进行制备，具有颗粒分布 均匀、材料均匀性高等优点。
微波烧结的过程
1
粉末混合
将不同种类、不同组分的粉末混合均匀。
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压制成型
通过冷压、等静压等方式将混合后的粉末成型。
《微波烧结在粉末冶》PPT课 件
我们将一同探讨微波烧结技术在粉末冶金领域中的应用及其未来发展前景。
什么是微波烧结？
微波烧结是一种新型的材料制备技术，通过微波加热的方式，将金属、陶瓷等粉末烧结在一起，形成一 体化结构的材料。
微波炉的加热原理
微波烧结技术利用微波的快速 加热能力，将粉末材料烧结到 高致密度。
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微波烧结
将成型后的粉末放入微波烧结设备中进行加热和烧结。
微波烧结的原理
微波加热
微波烧结技术是基于微波的快速加热能力而开展的。
Hale Waihona Puke 热传导粉末颗粒之间的点触及部位的塑性变形，有助于热传导。
气相反应
具有氧化还原能力的气体在微波场中发生化学反应，有助于烧结。
微波烧结的应用
金属粉末冶金
陶瓷材料制备
微波烧结技术可以制备高强度、 高精度的金属件。
2
工业应用前景
随着微波烧结技术的不断发展，其在航空航天、汽车、电子等领域的应用前景越 来越广阔。
结论
微波烧结技术具有制备高品质材料、提高生产效率、节约能源等优点，其在 粉末冶金领域中的应用前景十分广阔。
微波烧结技术可以制备具有优 异性能的陶瓷材料。
复合材料制备
微波烧结技术可以制备高匹配 度的复合材料。
微波技术在冶金中的应用
代后期，微波加热被用于矿石的破碎、难选金矿的 预处理、从低品位矿石和尾矿中回收金、从矿石中 提取稀有金属和重金属、铁矿石和钒钛磁铁矿的碳 热还原、工业废料的处理等等。
微波加热与传统加热不同，他不需要由表及里
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的热传导，而是通过微波在物料内部的能量耗散来 直接加热物料。根据物料性质（电导率、磁导率、 介电常数）的不同，微波可以直接而有效地在整个 物料内部产生热量。微波在冶金中的应用具以下 传统加热方式无法比拟的优点：
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1、二氧化锰的微波加热分解
在用铝热还原法从锰的氧化物生产金属锰时， Mn3O4 在 MnO2、Mn2O3、Mn3O4 和 MnO 中具有最佳 的含氧量。它既能保证反应以适当的速率进行，产 生足够的温度，又能保证过程的安全。含氧量过高
三、微波加热对矿石显微结构的影响
矿石中通常含有多种矿物（包括有用矿物和脉 石矿物），当用传统方法加热时，矿石中各种矿物 的升温速率基本相同，它们被加热的温度也大致相 同，在矿物之间不会产生明显的温度差，如果在加
热过程中没有晶型转变、相变或化学变化发生，则 矿物的显微结构通常不会因加热而发生明显变化。 当用微波加热时，情况则大不相同，由于组成矿石 的各种矿物具有不同的性质，它们在微波场中的升 温速度各不相同，因而矿石中的不同矿物会被微波 加热到不同的温度，由于微波能够加热大多数有用
将会导致的危险或使过程失去控制，而含氧量过低 则会使反应热不足以使物料熔化，致使金属和炉渣 不能很好的分离。因此，为了使过程能够顺利进行， 必须对氧化物或矿石的含氧量进行调整。调整含氧 量的方法之一是在 1273～1373K 的温度下通过热 分解将 MnO2 转变成 Mn3O4。应用微波加热取代传
微波烧结原理与研究现状
微波烧结原理与研究现状微波烧结原理及其研究现状微波烧结技术是一种新型的粉末冶金技术，利用微波能量对材料进行加热和烧结。
与传统烧结方法相比，微波烧结具有快速、节能、环保等优点，因此在工业、科学和医学领域得到广泛应用。
本文将详细介绍微波烧结的原理、应用及研究现状，以期为相关领域的研究提供参考。
微波烧结原理微波能量的传输微波烧结的核心是微波能量的传输。
微波是一种高频电磁波，能在材料表面产生反射、透射和吸收三种情况。
当微波能量遇到材料表面时，大部分能量会被材料吸收，并转化为热能，从而实现快速加热。
材料的损伤和变化在微波烧结过程中，材料会受到微波能量的作用，产生一系列的物理和化学变化。
例如，材料中的水分和挥发分会在微波作用下蒸发，材料内部的化学反应速度会加快，晶粒逐渐长大，材料的密度和强度增加。
微波烧结的影响微波烧结过程中，微波能量对材料的作用不仅体现在加热上，还会对材料的结构和性能产生影响。
微波烧结能有效地降低材料内部的残余应力，提高材料的致密度和均匀性。
微波烧结还能促进材料内部的化学反应，生成新的相和化合物。
微波烧结技术的应用工业领域在工业领域，微波烧结技术主要用于制备高分子材料、陶瓷材料、金属材料等高性能材料。
例如，利用微波烧结技术制备的高温超导材料，具有优异的超导性能和机械性能。
科学领域在科学领域，微波烧结技术为研究材料的合成、结构和性能提供了新的手段。
通过控制微波加热条件，可以实现对材料微观结构和性能的精确调控，为新材料的研究开发提供可能。
医学领域在医学领域，微波烧结技术可用于药物载体材料的制备。
利用微波烧结技术制备的生物医用材料具有优异的生物相容性和机械性能，可用于药物输送、组织工程和再生医学等领域。
研究现状国内外研究成果近年来，国内外研究者针对微波烧结技术进行了大量研究，取得了诸多成果。
例如，研究者利用微波烧结技术成功制备出高性能的纳米陶瓷材料、高温超导材料、生物医用材料等。
这些研究成果为微波烧结技术的发展和应用提供了重要的理论和实践基础。
微波加热应用于冶金工艺的研究进展
微波加热应用于冶金工艺的研究进展摘要：概述微波加热的原理及特点，对微波加热技术的研究现状进行了综述。
文章分别对微波加热技术在冶金烧结、粉末冶金、矿物干燥和矿物活化中的应用做出总结。
微波加热技术在冶金中的应用不仅具有更高的效率，可有效提高反应转化率，而且具有加热选择性，可以改进材料性质，用于物质的性能优化。
通过微波加热某些材料会出现良好的性能，比如：热性能、工程性能、声学性能等，还可以使材料具有更细致的微观结构。
最后指出了目前微波加热存在的问题及在推广过程中的局限性，并对该技术在冶金领域的应用前景进行了展望。
关键词：微波；加热；冶金微波作为新世纪的清洁能源，有利于工业清洁和环境友好〔1〕。
微波加热技术在冶金应用中有诸多优势，有效提高反应转化率、选择性，节能环保等多优势〔2〕。
微波可以被定义为波长从1 mm至自由空间1 m范围的电磁波，其频率范围是300 MHz～300 GHz。
然而，只有在915 MHz和2.45 GHz，28～30 GHz和80～81 GHz的中心的窄频带作为微波加热的频率波段。
介质微波加热是通过电磁能产生热量，可以对物料内外同时加热，加热方式与其他加热方式不同。
微波对材料的处理是显著且独特的，这是因为微波固有的优点，比如：加热速率快、减少加工时间、加热均匀和较小的温度梯度等。
微波加热具有更高的效率，可以改进材料性质，使材料具有更细致的微观结构，除此之外，能源得到大幅度的节约，环境的污染也大大减少〔3〕。
1 微波加热技术在材料烧结中的应用微波烧结通过微波电磁场辐射至材料内部，材料整体吸波而升温，各部分均匀受热，易得到均匀细晶结构，材料性能优异。
与传统烧结相比，微波烧结主要有整体加热、选择性快速加热、加热无惯性等显著特点〔4-5〕。
陈菓〔6〕使用微波加热工艺制备高品位的人造金红石。
高钛渣具有较强的微波吸收能力，能够在微波场中迅速地被加热。
与常规加热相比，微波焙烧产物经过磨矿，磁选分离，浮选等联合选矿方法处理后，得到更高品质的人造金红石。
微波技术在冶金工程中的运用初探
Ｋｅ ｙ ｗｏ ｒ ｄ ｓ ： ｍｉ ｃ ｒ ｏ ｗａ ｖ ｅ ｔ ｅ ｃ ｈ ｎ ｏ ｌ ｏ ｇ ｙ ， ｍｅ ｔ ａ ｌ ｌ ｕ ｒ ｇ ｉ ｃ ａ ｌ ｅ ｎ ｇ ｉ ｎ ｅ ｅ ｒ ｉ ｎ ｇ ， ｅ ｘ ｔ ｅ ｒ ｎ ａ ｌ ｉ ｆ ｅ ｌ ｄ ｔ ｅ ｃ ｈ ｎ ｏ ｌ ｏ ｙ ｇ
Ｍｅ 冶 ｔ ａ 金 ｌ ｌ ｕ 冶 ｒ ｔ 炼 ｌ ｉ ｃ ｍ ｉ ｎ ｇ
微波技术在冶金工程中的江西铜业铅锌金属有限公司， 江西 九江 ３ ３ ２ ５ ０ ０）
摘 要 ： 微 波 技 术 凭借 其 提 高冶金 工程 工 作 效 率与 金 属 回 收 率 、 减 少 冶金 工 程 成本 的优 点在 台 金 工 程 中广受 欢迎 。 基 于此 ， 本 文 从微 波技 术 的概 念 和 原 理入 手 ， 分析 了微 波技 术 在 冶金 工程 的 萃取 、 浸 出、 干燥、 碳 热还 原 以及 烧 结 中的 运 用， 并对 微 波技 术 的 的应 用前 景进 行 了展 望 ， 意在促 进 微 波技 术 的进 一 步应 用 ， 促 进 冶金 工程 的进 一 步发 展 。 关 键词 ： 微 波技 术 ； 冶金 工程 ； 外场技 术 中图 分类 号 ： Ｔ Ｆ １ ９ 文 献标 识 码 ： Ａ 文章编号 ： １ ０ ０ ２ — ５ ０ ６ ５ （ ２ ０ １ ７） １ ９ — ０ ０ １ ３ — ２
ｍｅ ｔ ａ ｌ ｌ ｕｒ ｇ ｉ ｃ ａ ｌ ｅ ｎｇ ｉ ｎｅ ｅ ｒ ｉ ｎｇ ｅ ｉｃ ｆ ｉ ｅ ｎｃ ｙ ａ ｎ ｄ ｍｅ ｔ ａ ｌ ｒ ｅ ｃ ｏｖ ｅ ｒ ｙ，ｒ ｅ ｄ ｕｃ ｉ ｎ ｇ Ｍｅ ｔ ａ ｌ ｌ ｕｒ ｇ ｉ ｃ ａ ｌ Ｅｎｇ ｉ ｎ ｅ ｅ ｒ ｉ ｎｇ Ｃ Ｏ Ｓ ｔ ．Ｂａ ｓ ｅ ｄ ｏｎ ｔ ｈ ｉ ｓ ，ｔ ｈ ｉ ｓ ａ ｒ ｔ ｉ ｃ ｌ ｅ
微波技术在冶金工程中的应用与实践
新材料与新技术化 工 设 计 通 讯New Material and New TechnologyChemical Engineering Design Communications・29・第42卷第10期2016年10月在科学技术的进步下，冶金行业也在迅猛的发展。
社会对于金属资源的需要远远超出现有行业的生产量，而微波技术由于其自身的高回收率成为行业中提炼金属的有效手段之一，除此之外。
降低冶金技术能耗也是微波技术的基本功能之一。
本文通过对冶金工程的分析来突出微波技术在冶金过程中的发展方向与优势，为后期的研究提供借鉴。
1 微波技术的研究背景1.1 微波技术的定义微波技术最初发源于上世纪初，在众多冶金技术中，其作为新兴技术得到了社会的重视，而微波技术由于自身发展特性的稳定，其在选择性的加热中得到了当时社会的广泛认可，而后期由于技术进步均匀加热与内部加热、快速加热等形式也不断的被人类挖掘，因此在冶金工程的应用中，人类也应用其稳定的特性对于矿物进行浸出、煅烧、烧结等多种冶炼。
微波技术在冶金工业中的作用是不容小觑的，微波干燥等有非常显著的作用，因而受到冶金工程的重视，而在人民日常生活中也同样的应用在千家万户[1]。
2 微波技术在冶金过程中的应用与实践2.1 微波技术的萃取在冶金生产中，微波技术之所以不能够被忽视，最大程度还是得益于其萃取辅助技术，随着经济发展而不断的受到推崇。
该技术在萃取的过程中，通过介质来使物体不断的进行加热，从而完成整个萃取过程。
微波技术与萃取的结合最主要的便是可以最大程度的缩短萃取的时间，提高萃取效率。
而值得注意的是，为了提升现有的溶剂活性，在萃取之前可以选取极性溶剂效果好的溶液进行生产。
而在对铂与钯的萃取过程中，其离子成分会因为分配行为而在微波辐射下产生变化，例如铂（Ⅱ）、钯（Ⅱ）的络阴离子的分配比和饱和吸附容量会发生变化（增大）。
这可直接显示在进行萃取的过程中，其获得率会不断提升。
微波技术在冶金工程中的应用探析
微波技术在冶金工程中的应用探析摘要：在科学技术飞速发展的大环境下，很多技术和设备被广泛应用到冶金工程中，微波技术就是其中之一。
在冶金工程中，由于微波技术具有选择性加热、均匀加热、内部加热、快速加热等特性，对于矿物浸出、微波煅烧、微波烧结、微波干燥等有非常显著的作用，因而受到冶金工程的重视。
此外，将微波技术与冶金工程结合到一起，还能提高冶金工程实施效率，更好的满足有关部门对冶金工程提出的要求。
关键词：微波技术；冶金工程；应用探析1微波技术的简要分析中国经济水平的不断提升使得各项社会事业都迎来了发展的新高峰，高新科技更是不断取得丰硕成果，微波技术正是其中最突出最具有代表性的一种技术。
所谓的微波技术指的是借助特殊电磁波对物体产生作用的一种新兴技术，这里提到的电磁波主要是微波，其波长通常在一毫米到一米之间，介于红外辐射和无线电之间，但是其有着十分独特的传播方式和应用方法。
利用微波技术对物体进行加热的原理在于，电磁场环境下某些物质的分子规发生极化现象，同时分析在微波长的方向上发生变化，运动速度也会相应的出现变化，在速度不断增加的情况下分子就会发生旋转，在原子弹性散射的作用下分子能量会逐渐的散失出去，这个放出能量的过程会使物体的温度出现提升，电磁能经过一系列的反应转变成了热能，最终即可达到加热物体的效果。
和常规的加热方式相比较而言，微波加热具有非常独有的特征，常规的加热方式中想要达到物体升温的效果，一般需要通过热传导效应将较高的温度传导到待加热物体上，从而逐渐的使其温度升高，这种加热方式主要是一种外源性加热；反观微波加热则并不是如此，其主要是通过对物体分子的运动状态进行改变来提升物体内能，最终完成升温效果，微波加热的优势在于其能够保证物体的均匀升温，各部分的温度同等的提升，打破了传统加热方式中心温度低的固有问题，更重要的是微波加热的升温均匀性不受到物体自身形状的影响，普适性非常强。
2微波技术在冶金中的应用微波技术在当今的冶金中应用广泛，主要包含微波辅助萃取微波强化浸出微波干燥.微波碳热还原和微波烧结等应用。
微波技术在冶金工程中的应用探析
微波技术在冶金工程中的应用探析沧州中铁装备制造材料有限公司摘要：本文从微波技术的基本原理出发，对其在冶金领域的应用进行了理论与实际相结合的研究，并对其应用中的一些关键问题进行了分析，指出了今后的发展方向。
结果表明：在我国，冶金工业在可持续发展中占有重要地位，受到国家高度关注；将微波技术引入到冶金领域，可以极大地提高生产效率，更好地控制成本，并且在绿色环保等方面具有十分明显的优势，具有很大的推广价值。
关键词：微波技术；冶金工程；应用探究引言随着应用科学技术的迅速发展，许多高科技、高科技装备在冶金领域得到了广泛的应用。
与常规的冶金加热方法相比，微波炉的独特之处在于它是一种以导热为基础的加热方法，它以外界的热源为媒介，将热能由工件的表层向内部传输，以确保工件的受热均匀性与均匀性，可以有效地解决常规冶金加热方法中的“冷中心”的难题，使冶金物料不论何种材质、何种种类、何种形状，都可以得到均匀的加热，提高了冶炼的效率。
因此，在冶金工程领域进行微波技术应用研究是非常有必要的。
一、微波工艺的基本原理所谓微波，就是指波长为1毫米至1纳米，频率为300千兆赫至300兆赫的电磁波。
目前，在冶金工业中，仅有两种微波频率，一种是915赫兹，一种是2450赫兹。
微波是一种既属于无线电波又属于红外线的电磁波，但是在产生方式、传播方式和应用方面与红外线有很大的不同。
它的加热原理是：在磁场的环境下，某些物质的分子会产生极化，极化后的分子会随着微波场的方向变化，在整个运动的过程中，极化后的分子会试图调节自己的速度，这就会导致极化分子转动，原子的弹性散射会对极性分子的转动产生一定的阻碍作用，形成能耗耗散，将电磁能转化为热能，从而达到对物质的加热和升温的目的。
二、冶金工程中微波技术的几个关键问题（一）助磨技术在矿山辅助磨矿上的运用辅助磨矿是冶金过程中的关键环节，而传统工艺中磨矿能耗极高，约占矿石处理能耗的59%-70%，而能量效率却很低，仅为1%左右。
微波技术在冶金工程中的应用探析
微波技术在冶金工程中的应用探析摘要：在科学技术飞速发展的大环境下，很多高新技术和设备被广泛应用到冶金工程中，微波技术就是其中之一。
和传统冶金工程中应用的加热技术相比，微波技术具有非常显著的特点，其加热方式是通过传导进行加热的，利用外部热源将热量从物品表面传递到物品的内部，可保证物品受热的均匀性和一致性，可有效解决传统冶金加热中存在的“冷中心”问题，无论何种材质、种类、形状的冶金材料都能均匀加热，从而提升生产效率。
基于此，开展微波技术在冶金工程中的运用探析就显得尤为必要。
关键词：微波技术；冶金工程；应用探析引言“碳中和”倡议促进能源技术的持续创新，导致更高的目标，增加金属工业对生产技术的需求。
近年来，金属工业通过多种技术改善了工作环境，降低了功耗，并获得了更多回报。
其中微波加热通过可选热、均匀冷却、快速加热、无污染、控制精度高等发挥了重要作用。
一、微波技术概述微波技术是一种受特殊电磁波、微波影响的技术。
微波波长为1毫米至1 m，对应频率为300 GHz至300 MHz。
微波虽然位于红外辐射和无线电波之间，但其制造方法、传输方法和应用却有所不同。
微波加热如下:在磁场中，某些物质的分子可能偏振光，从而改变分子长度，并在分子运动过程中相应地调整速度，从而导致旋转，从而导致原子的弹性偏转，最终释放分子的能量，从而将电磁能量转化为热能。
微波加热具有相当的特性，与以前的加热方法大相径庭。
以前，热量是通过传导加热的，热量是通过外部热源从表面传导到对象内部的。
微波加热使物体加热过程中的热量与导热系数相比保持均匀，解决了导热热中心的问题，并且无论形状如何，都能均匀加热。
二、微波技术的工作原理微波是一种特殊的电磁波段，波长在1mm~1nm之间，频率在300GHz~300MHz之间。
在冶金领域中常用的微波频率只有两个，一个是915HMz，另一个是2450MHz。
微波是一种介于无线电波和红外辐射之间的电磁波，但微波的生产方式、传播途径、应用方面和无线电波以及红外辐射有很大的差别。
微波技术在冶金工程中的运用
微波技术在冶金工程中的运用摘要：随着社会的不断发展与进步，各行业对金属资源量的需求越来越大。
传统的冶金方法，已经难以满足人们日益增长的需求。
微波技术的出现有效解决了上述问题，不仅提高了冶金的效率，同时也为金属质量的提升奠定了基础。
将该技术拓展应用到冶金行业中，对行业整体成本的降低，及经济效益的提高，具有重要价值。
本文针对微波技术在冶金工程中的运用进行了分析。
关键词：微波技术；冶金工程；运用；实践引言微波技术，作为一门上世纪初发展起来的新技术,在众多行业领域中都得到了认可。
在冶金工程中,更是少不了微波技术的应用，由于微波技术具有选择性加热、均匀加热、内部加热、快速加热等特性,对于矿物浸出、微波煅烧、微波烧结、微波干燥等有非常显著的作用，因而受到冶金工程的重视。
一、微波技术微波技术，是利用特殊的电磁波段而产生作用的一种技术，微波加热，由于是通过对象内部耗散从对象材料内部进行加热，因而其微波本身产生废渣、废气等有害物质的可能性不大。
其电磁波段存在于无线电波和红外辐射之间，以产生方式、传播途径以及应用可将三者进行区分。
另外，微波波长1mm~1m，微波相应频率300GHz~300MHz。
在微波频率中，915MHz、2450MHz代表民用的微波频率。
微波加热的工作原理，磁场环境中的物质的分子（发生极化）会随着微波场方向出现变化，而在运动过程中，极性分子在调整自身速率的过程中会致使自身旋转，但是原子弹性散射在阻碍极性分子旋转过程中会因能量耗散而将电磁能直接转化为热能，因此，微波技术就能对物质进行作用，从而进行加热升温。
二、微波技术在冶金工程中的有效利用2.1萃取的有效利用萃取为微波技术在冶金工程中应用方式的一种。
微波场中，离子可以定向的方式流动，产生离子电流，进而释放热量。
在此过程中，分子极性的大小，是决定热能释放量的主要因素，两者呈正相关。
强化该过程，是增强热量，缩短萃取时间，提高萃取效率的主要手段。
传统的冶金萃取过程中，能量向萃取剂传递的过程，具有无规则性，相对散乱，因此萃取效果较差。
微波烧结在粉末冶
能，可以被加热至很高温度。
•
涡流损耗是金属粉末压坯微波烧结的主要热
能来源。
微波烧结的国内外开展状况
•
微波烧结技术的开展经历大致分为3个阶段：
70年代中期到80年代早期进入初步研究实验阶段，
主要是一些容易吸收微波而烧结温度又较低的陶
瓷材料。
• 80年代中期到90年代中期进入研究开展期，美国、 加拿大、德国等各国投入了大量的财力、人力研 究和开展微波烧结技术，这个期间，主要研究了 微波理论、微波烧结装置系统和材料烧结工艺、 材料介电参数测试、材料与微波作用机制、以及 电磁场和温度场计算机数值模拟，烧结了不同材 料。较为著名的是美国宾州州立大学的微波工艺 研究中心用微波烧结了不锈钢、钢铁合金、铜锌 合金、钨铜合金及镍基高温合金等。
• 微波与材料的交互作用3种形式中，只有吸收作 用使材料发生介质损耗，从而将微波能转化为烧 结的热能。通常用损耗正切值来表示材料与微波 的耦合才能。
• 微波加热中出现区别与常规加热的现象有促进物 质的扩散、加快致密化进程、降低反响温度、加 快反响进程。作为一种新型加热技术具有以下优 点：1〕可经济地获得2000℃高温；2〕加热速度 快，升温速率可达50℃/min；3〕具有即时性特点， 只要有微波辐射，物料即刻得到加热，微波停顿 加热也立即停顿；4〕微波能量转换率高，可达 80～90；5〕与常规烧结相比烧结温度降低，同 时快速升温可以抑制晶粒组织长大，获得超细晶 粒构造材料，显著改善材料的显微组织。
•
国内外研究者对多数氧化物陶瓷进展了微波烧结研究，较为
成功的有非氧化物陶瓷较为成功的是。
•Hale Waihona Puke 武汉理工大学史晓亮等人研究结果说明：经微波烧结热等静
压处理获得了具有良好组织构造和力学性能的金属陶瓷。
微波加热技术在冶金工业中的应用
微波加热技术在冶金工业中的应用摘要：在简要介绍微波加热原理和微波加热优点的基础上，综述了微波加热技术在铁矿石预处理、碳热还原、冶金原料的升温特性、废气处理、钢渣处理等领域的研究成果和进展。
认为微波加热技术在冶金工业中具有广阔的应用前景。
关键词：微波加热；碳热还原；钢渣处理1微波加热技术微波是频率在0.3 ～300GHz 范围内的电磁波。
微波加热的基本原理是：在高频电磁作用下，介质材料中的极性分子从原来的随机分布状态转向按电场的极性排列取向，取向运动以每秒数十亿的频率不断变化，从而造成分子剧烈运动与碰撞摩擦，产生热量，使介质温度不断升高。
微波加热具有以下优点：（1）非传导加热。
加热速度快，一般只需常规加热时间的几分之一或几十分之一。
（2）体加热。
加热均匀，不易产生外层结“壳”而内层“夹生” 的加热现象。
（3）高效节能。
微波加热设备壳体金属材料是微波反射型材料，只能反射而不能吸收微波或极少吸收微波，且微波是内部“体热源”，它并不需要高温介质来传热，形成了微波能量利用的高效性。
（4）易于控制。
与常规加热方法相比，微波加热的控制只要设定功率即可达到温度升降和设备开停的目的。
（5）环保、清洁。
常规加热一般采用矿物燃料等作为加热能源，燃烧会产生大量的废气，而微波加热所用能源为电能，对环境污染小。
（6）选择性加热。
不同成分的物质由于其自身的介电特性不同，对微波加热的反应也不相同，它们不同程度的吸收微波能量，因此升温速度不同。
2在冶金工业中的应用2.1铁矿石预处理矿山开采的铁矿石尚不适于直接入高炉冶炼，要经过破碎、筛分、选矿、造块、混匀等准备处理，以品位高，成分、粒度均匀稳定的状态供应高炉。
富铁矿一般在矿山通过破碎、筛分，得到粒度符合规格的块矿。
而贫铁矿和含有共生矿物的铁矿在破碎之后，还须进行细磨富选提高品位，回收有用成分，去除有害物质，取得铁精矿粉。
利用微波选择性加热可对铁矿石进行预处理。
在微波辐射时，矿物的复杂性可以导致矿石中矿物和杂质被加热至不同温度，矿石内部应力增加，从而使脉石发生破裂，对磨矿产生积极的影响。
[912116650120]王韬-粉末冶金烧结实验（预习报告）pdf
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粉末冶金烧结实验---微波烧结一、实验目的1.学习了解微波烧结炉的结构和工作原理；2.了解微波烧结的基本特点及应用3.掌握微波烧结的原理和实验方法及步骤；二、实验内容1.了解微波烧结炉的结构、工作原理、基本特点及应用。
2.掌握常用合金的微波烧结方法与步骤。
三、实验仪器设备与材料图1 真空微波烧结炉真空微波烧结炉(图1)及试样块。
四、实验原理微波烧结即利用微波加热方式进行烧结的一种工艺。
微波加热是就是一种新型的加热技术，具有整体性、瞬时性、选择性、环境友好性、安全性及高效节能等特点。
目前微波在材料制备中的应用主要集中在陶瓷及合金粉体的烧结。
微波烧结可降低烧结温度、节能降耗、缩短烧结时间、提高组织密度、细化晶粒、改善性能等。
微波可用于合金粉体及外生增强金属基复合材料的烧结。
利用微波加热的选择性，可使增强体颗粒吸波升温，直至其周边基体液化，从而促进界面扩散，提高界面结合强度。
微波还可用于复合陶瓷、铁电及金属间化合物的反应烧结。
微波作用时，反应温度下降，且反应迅速、收缩均匀、产物致密、粒径细小。
一、烧结过程a）烧结前b）烧结后图2 铁粉烧结的SEM照片a）烧结前b）烧结后图3 BICUVOX.10烧结的SEM照片图2和图3分别是铁粉烧结的SEM照片和BICUVOX.10烧结的SEM照片。
图4则是烧结过程的三个阶段。
图4 烧结过程三阶段示意图二、烧结机理（一）、颗粒的粘附作用粘附是固体表面的普遍性质，它起因于固体表面力，当两个表面靠近到表面力场作用范围时，即发生键合而粘附，粘附力的大小直接取决于物质的表面能和接触面积，故粉状物料间的粘附作用特别显著。
粘附作用是烧结初始阶段，导致粉体颗粒间产生键合、靠拢和重排，并开始形成接触区的一个原因。
（二）、物质的传递在烧结过程中物质传递的途径是多样的，相应的机理也各不相同。
但如上所述，它们都是以表面张力作为动力的。
有流动传质、扩散传质、气相传质、溶解-沉淀传质。
1. 流动传质这是指在表面张力作用下通过变形、流动引起的物质迁移。
微波技术在冶金工程中的运用分析
微波技术在冶金工程中的运用分析摘要：随着现有社会不断发展，我国各行业对于金属资源的需求量呈现出与日俱增的趋势。
这就应加强我国冶金行业发展水平，借以满足我国各行业对金属资源的需求。
为降低冶金工程难度，也需要在其中应用一系列高新技术手段，比如微波技术。
有效降低冶金难度，使得冶金工程的优势全面发挥出来。
本文首先简要概述微波技术，之后阐述微波技术在冶金工程中的运用，确保我国冶金行业在新技术的支持下取得良好发展。
关键词：微波技术；冶金工程；应用引言对于冶金工程来说，在开展相应工程时需要考虑的因素比较多。
这就应要求相关人员遵循标准化程序开展冶金工程，从而避免冶金工程在实施过程中出现问题。
为响应冶金行业现代化发展要求，还应在冶金工程中应用微波技术，积极改善冶金工程实施漏洞，确保冶金工程更加顺利的开展。
此外，将微波技术与冶金工程结合到一起，还能提高冶金工程实施效率，更好的满足有关部门对冶金工程提出的要求。
1微波技术的概述微波技术主要是应用微波而产生的行业性技术手段，而且微波的实质为一种电磁波段，长度在 1mm～1m之间，将其与冶金技术结合到一起，对于提升冶金行业各项工作实施效果起到无可替代的作用。
为提高微波技术在冶金工程中的应用价值，在开展冶金工程之前，需要相关人员针对冶金工程中微波技术展开有效分析，确保相关人员能够在灵活掌握微波技术的条件下开展冶金工程，严防冶金工程在实施过程中出现问题。
在对微波技术进行深入研究中，了解到微波技术源于上个世纪初始时期，其在长时间优化更新的条件下，各项潜藏的技术隐患也得以优化改善。
这就能强化微波技术在冶金工程中的适应性，使得该项技术在冶金工程中发挥自身最大的作用。
而且微波技术本身还具备稳定性的优势，能够在提高冶金工程整体效率的条件下，保证金属资源固有性能。
而且微波技术在冶金工程中各项工作中均有重要的作用，为此，必须强化微波技术在冶金工程中的应用力度，以促使我国冶金行业向着更加合理的方向发展。
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粉末冶金
冶金工艺 ：冶金就是从矿石中提取金属或 金属化合物，用各种加工方法将金属制成 具有一定性能的金属材料的过程和工艺。
粉末冶金 ：是制取金属或用金属粉末（或 金属粉末与非金属粉末的混合物）作为原 料，经过成形和烧结，制造金属材料、复 合以及各种类型制品的工艺技术。
应用技术
• 1常规粉末冶金烧结技术的特点 • 烧结工艺是粉末冶金技术的一个重要
环节。烧结过程中各方向几何尺寸减小， 压坯体积收缩密度增大，同时显微组织发 生变化。单元系金属粉末主要表现在孔隙 的形状、数量和分布的变化。多元系显微 组织的变化除了孔隙的变化外，还体现在 所需相的形成和发展。
•
• 一般地讲，粉末体烧结分为无压烧结与加压烧 结。加压烧结有热压、热等静压、粉末热锻等 工艺。粉末冶金烧结炉必须是真空炉或气氛烧 结炉。烧结气氛可以是氮气、氢气、或氩气。
微波烧结的应用
• 1陶瓷的微波烧结
•
在先进陶瓷微波烧结应用方面，最早应用高功率微波烧结结
构陶瓷，主要利用微波烧结来降低烧结温度及获得结构陶瓷的高
致密度。而电子陶瓷更多的是利用微波实现对材料微结构的裁剪
以得到特殊的功能为材料密度。可以看出升温速率与微波的频率、
功率和材料的热容、密度和介质损耗密切相关。
与粉末冶金烧结中的应用常规烧结和微波烧结试样性能对比
Table1Propertiescontrastofsamplessinteredbyconventionalheatinga ndmicrowaveheating抗拉强度/MPa伸长率 /642±233.5±0.8805±1411.2±1.1烧结方法常规微波硬度（HV） 210±15295±101500℃下，微波烧结比常规烧结时间减少了75，扫 描时间的缩短限制了钨晶粒的长大。硬度和抗拉强度等力学性能比常 规烧结时间改善。试验的对。
•
• 材料在微波场中的行为可分为3种类型：
• 1）微波透明型材料：主要为低损耗绝缘材料， 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属材料。
• 2）微波全反射型材料：此类材料反射系数接近1， 如导电性好的金属材料。
• 3）微波吸收型材料：主要是介于金属和绝缘体 之间的电介质材料。
• 决定烧结致密化的主要因数为：粉末 体的化学组成、生坯密度、烧结温度、烧 结时间。烧结过程最基本的驱动力是表面 能的减低，而且，粉末越细，压坯具有的 表面能越大，烧结的驱动力越大。主要的 原子迁移机理有4种：扩散流动，蒸发凝聚， 黏性流动，塑性流动。
• 对于绝大多数烧结过程，原子扩散流 动最主要的是利用物质迁移原理。原子或 空位的这些运动使颗粒形貌改变，孔隙圆 化与收缩，烧结颈长大，压坯致密化。
•
但在微波烧结金属中存在一些值得关注的特殊现象：在烧结金属
粉末时，在样品与保温层之间要埋设高介电损耗材料对样品进行辅助
加热，在烧结初期能迅速吸收微波以加热金属粉末，烧结后期还有保
温和促进压坯致密化的作用。
微波烧结的装置
•
1微波发生器与微波反应腔
•
一般实验用微波烧结系统的硬件通常由微波源、波导管、加热腔
末颗粒表面的电场强度。可见，颗粒尺寸减小，吸收的
能量增加。
•
目前国内外研究者对Fe基、Cu基、Al基、Mg基、
W基高密度合金等材料体系的烧结进行了研究。
•
微波烧结金属粉末比常规烧结获得更好材料性能的
原因，一是获得更细的晶粒尺寸，二是获得圆滑边缘的
孔隙形状。
•
• E.Breval等系统对比了WC/Co的微波烧结与传统烧结的异同，发现 微波烧结可有效地控制WC晶粒的长大，且有助于Co金属相的均匀分 布。
明，微波烧结可在较短时间内对粉末样品实现烧结致密化。微波
烧结样品具有独特孔隙分布规律，样品横截面中心处孔隙率比横
截面边缘处的小，并且微波烧结样品孔隙比常规烧结细小。
•
中南大学罗述东等人研究了微波烧结W-Cu合金的工艺与性
能，得到了致密度高，烧结性能更好的钨铜合金材料。
•
A.Nadjafi，Maryam，Negari等人研究了微波烧结Fe-Cu合
• 微波烧结技术是利用微波电磁场与材料的细微结 构耦合而产生的热量使材料快速均匀的无梯度整 体加热到烧结温度实现致密化，减少气孔、孔洞、 微裂纹等缺陷。微波烧结固体材料至少包括3个 主要过程中的一个，即反应物的结合，均匀化和 致密化。这3个过程都伴随物质的迁移和扩散。 微波烧结可降低烧结活化能、增强扩散动力和扩 散速率，从而实现迅速烧结。
• 2微波烧结的特点与工艺
• 微波加热技术是微波技术与材料科学结合的交叉 学科。涉及的学科分支主要有：微电子学、电介 质物理学、材料物理化学、传热传质学等。
• 所谓微波（热泵微波干燥的实验探究）烧结是利 用微波辐照来代替传统的热源，它的工作原理是： 材料中的极性分子在电磁场作用下，从原来的随 机分布状态转向依照电场的极性排列取向。这一 过程致使分子的运动和相互摩擦产生热量，高频 交变电磁场的能量转变为介质内的热动能，使介 质温度不断升高。
出现过热点。
•
2）热应力开裂。一些热膨胀系数大而热导率
又较小的陶瓷材料在微波降温段，由于试样中存
在的温度梯度而引起的热应力开裂。
•
3）热失控。热失控现象是指一些介电损耗高
的陶瓷材料，介电损耗值会随着温度升高而增大，
导致材料迅速溶化而使微波烧结失败。大多数氧
化物陶瓷材料存在一个临界温度点，在室温与临 界温度之间介电损耗较低，升温困难。一旦材料 温度高于临界温度，材料的临界温度急剧增加， 升温迅速甚至发生局部烧熔。
• 微波与材料的交互作用3种形式中，只有吸收作 用使材料发生介质损耗，从而将微波能转化为烧 结的热能。通常用损耗正切值来表示材料与微波 的耦合能力。
• 微波加热中出现区别与常规加热的现象有促进物 质的扩散、加快致密化进程、降低反应温度、加 快反应进程。作为一种新型加热技术具有以下优 点：1）可经济地获得2000℃高温；2）加热速度 快，升温速率可达50℃/min；3）具有即时性特点， 只要有微波辐射，物料即刻得到加热，微波停止 加热也立刻停止；4）微波能量转换率高，可达 80～90；5）与常规烧结相比烧结温度降低，同 时快速升温可以抑制晶粒组织长大，获得超细晶 粒结构材料，显著改善材料的显微组织。
断口分析，常规烧结试样属于脆性穿晶断裂，而微波烧结为脆性穿晶
断裂和韧窝型穿晶断裂的混合型。
•
同济大学郭方方对Mg-B二元系的微波烧结行为进行了研究，在
1030min内就能完成Mg-B体系的烧结反应，显微结构分析表明，微波
烧结有效提高了样品的致密度。
•
中南大学朱凤霞等人用微波技术烧结金属纯铜压坯，结果表
微波烧结在粉末冶金中的应用
• 1 概念阐述 • 2 应用技术 • 3 国内外发展状况 • 4 应用前景
微波烧结
微波：微波是指频率为300MHz-300GHz 的电磁波，是无线电波中一个有限频带的 简称，即波长在1米（不含1米）到1毫米 之间的电磁波，是分米波、厘米波、毫米 波和亚毫米波的统称。 微波烧结：微波烧结是一种新型的粉末冶 金烧结致密化工艺，微波烧结是利用微波 加热来对材料进行烧结。
金的工艺与性能，结果表明烧结后材料与常规烧结相比密度、硬
度、抗拉强度都有提高。
•
印度S.SPanda等人研究不锈钢材料316L和434L的微波烧结，
与常规烧结相比烧结时间减少了90，显示烧结样品晶粒细小。
•
印度C.Padmavathi等人研究奥氏体不锈钢材料316L和YAG
增强316L复合材料的微波烧结后的电化学性能，结果表明与常规
•
国内外研究者对多数氧化物陶瓷进行了微波烧结研究，较为
成功的有非氧化物陶瓷较为成功的是。
•
武汉理工大学史晓亮等人研究结果表明：经微波烧结热等静
压处理获得了具有良好组织结构和力学性能的金属陶瓷。
•
郑州轻工业学院康利平等人的研究表明，微波烧结很好地促
进了陶瓷的致密化，制成的样品晶粒细小均一，介电性能得到优
2.金属粉末的微波烧结
•
20世纪90年代出现了微波高温烧结粉末冶金材料的
高潮，最近几年开始向实用化方向发展。
•
由于块体金属材料对微波反射强烈，从而不能被加
热。但当金属几何尺寸为微米或纳米尺度时，吸收电磁
波行为发生变化，升温速率：分别为粉末密度和热容，
rp为颗粒直径，Rs为表面电阻，η为真空阻抗，E为粉
能，结果表明在1300℃保温10min即可达到理论密度的99.8，平均晶
粒度比常规降低了50。抗弯强度、硬度有较大提高。
•
中南大学彭元东等人研究了微波烧结Fe-2Cu-0.6C合金的性能与
显微组织，结果表明与常规烧结相比，在1150℃下，试样性能有明显
提高，密度达到7.20g/cm3，硬度75HRB，抗拉强度为413.90MPa。
力，能够被加热至很高温度。
•
涡流损耗是金属粉末压坯微波烧结的主要热
能来源。
微波烧结的国内外发展状况
•
微波烧结技术的发展经历大致分为3个阶段：
70年代中期到80年代早期进入初步研究实验阶段，
主要是一些容易吸收微波而烧结温度又较低的陶
瓷材料。
• 80年代中期到90年代中期进入研究发展期，美国、 加拿大、德国等各国投入了大量的财力、人力研 究和发展微波烧结技术，这个期间，主要研究了
化。•Leabharlann 美国宾州大学研究者用微波单模腔高温烧结了氧化镁、氧化
铝、氮化铝陶瓷。利用硅粉氮化反应烧结制备了以ZrO2和Al2O3
为添加剂的Si3N4。
•
Mizuno等研究了大尺寸氧化铝陶瓷的烧结。
但在微波烧结陶瓷中存在一些值得关注的特殊现象。
•