传统烧结和微波烧结制备合金粉末的对比

使用微波设备烧结法制备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%。

又如,常规烧结WC/Co复合材料必须加入大量的晶粒生长抑制剂以便获得细小均匀的微观结构,但是这些晶粒生长抑制剂的加入会降低最终产品的力学性能,而在微波烧结试样中不需要加入大量的晶粒生长抑制剂就可获得细晶粒组织,从而可获得更加优良的力学性能。

在传统烧结中,大量的钨会溶解在钴基体中,而在微波烧结试样中没有观察到这种现象,因此,微波烧结试样的硬度和抗腐蚀性能都得到了显著改善。

在传统烧结设备中制备92.5W6.4Ni1.1Fe合金,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。