微波加热是将高频电磁能转化为热能的过程，具有内部选择性加热、升温速度快、高效节能及过程催化等特点，是一种绿色高效的能源利用方式。微波作为一种高频电磁波，可有效促进物质内部极性分子转动及电荷极化，强化物质迁移，现已发展为冶金材料处理及化学反应过程外场强化的重要手段。本书作者结合十多年来在微波能应用基础理论、新技术开发及应用等方面的工作，概述了微波技术的发展与应用现状，阐述了微波在冶金反应过程强化、微波熔炼与粉末冶金烧结、工业固废处理、新材料制备与合成、物料电磁特性等领域的研究进展和研究成果。
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国家重点研发计划子课题"铝工业典型危废无害化高效利用关键技术研究与示范"的负责人，子课题编号2018YFC1901900
目录
第1章 微波加热技术概况 1
1.1 微波的本质 1
1.2 微波技术的发展历程 1
1.3 微波加热原理 3
1.3.1 微波与物质作用的介电损耗 3
1.3.2 微波与物质作用的磁损耗 5
1.3.3 微波与物质作用的传导损耗 5
1.4 微波对物料的作用深度 5
1.5 微波加热技术特征及优势 6
1.5.1 微波加热技术特征 6
1.5.2 微波加热技术优势 7
1.6 微波技术应用现状 8
参考文献 9
第2章 微波冶金过程强化 12
2.1 微波烧结铁矿石 12
2.1.1 铁矿石原料 12
2.1.2 铁矿石微波加热及电磁特性 13
2.1.3 微波烧结铁矿石仿真模拟 14
2.1.4 微波烧结铁矿石工艺放大 15
2.2 微波加热直接还原铁 17
2.2.1 含铁物料组分 17
2.2.2 物料在微波场中的升温及介电特性 17
2.2.3 微波加热碳还原铁工艺 20
2.2.4 还原产物分析 23
2.2.5 微波加热直接还原铁扩试试验 24
2.3 微波氧化焙烧菱铁矿 26
2.3.1 菱铁矿在微波场中的升温特性 26
2.3.2 菱铁矿微波加热机理 27
2.3.3 微波场中菱铁矿分解氧化行为及机理 28
2.4 微波加热硅粉氮化 30
2.4.1 硅粉的介电参数测试 30
2.4.2 硅粉的微波加热特性 31
2.4.3 微波加热硅粉氮化工艺 32
2.4.4 微波加热氮化反应机制 36
2.5 微波加热金属铜粉 37
2.5.1 金属铜粉微波加热特性 38
2.5.2 金属铜粉加热过程的致密化 41
2.5.3 金属铜粉的微波烧结动力学分析 43
2.6 微波加热锡合金粉 46
2.6.1 锡粉的趋肤深度 46
2.6.2 微波加热球形锡合金粉 47
2.6.3 微波熔炼回收金属锡粉 50
2.6.4 微波高通量制备锡合金 51
2.7 微波辐照处理铝硅合金 53
2.7.1 铝硅合金原料分析 53
2.7.2 微波辐照对铝硅合金凝固过程的影响 54
2.7.3 微波原位铸造铝合金 56
2.8 微波冶金清洁生产 58
2.8.1 微波干燥冶金碳球 58
2.8.2 微波非接触加热酸洗液 59
2.9 微波冶金常用保温及坩埚材料 60
2.9.1 普通硅酸铝纤维板保温材料 60
2.9.2 多晶莫来石纤维板保温材料 61
2.9.3 氧化铝陶瓷坩埚 61
2.9.4 莫来石陶瓷坩埚 62
2.9.5 氮化硼陶瓷坩埚 62
2.9.6 碳化硅陶瓷 63
参考文献 63
第3章 微波烧结石墨/铜复合材料 66
3.1 温度对石墨 /铜复合材料的影响 66
3.1.1 温度对复合材料微观结构的影响 67
3.1.2 温度对复合材料物相变化的影响 70
3.1.3 温度对复合材料密度的影响 70
3.1.4 温度对复合材料硬度的影响 71
3.1.5 温度对复合材料导热系数的影响 72
3.2 石墨体积分数对石墨/铜复合材料的影响 72
3.2.1 石墨体积分数对复合材料微观结构的影响 72
3.2.2 复合材料物相组成变化 73
3.2.3 石墨体积分数对密度和相对密度的影响 74
3.2.4 石墨体积分数对硬度的影响 74
3.2.5 石墨体积分数对导热系数的影响 75
3.2.6 石墨/铜复合材料的热循环稳定性 76
3.2.7 热循环测试对石墨/铜界面的损伤分析 77
3.3 钛添加量对石墨/铜复合材料的影响 78
3.3.1 钛添加量对复合材料微观结构的影响 79
3.3.2 钛添加量对复合材料物相组成的影响 80
3.3.3 钛添加量对复合材料性能的影响 81
3.3.4 微波活化烧结机制探究 83
3.4 MoS2改性石墨/铜复合材料 84
3.4.1 MoS2改性石墨/铜复合材料的制备 84
3.4.2 MoS2对复合材料摩擦磨损性能的影响 85
3.4.3 MoS2对复合材料微观形貌的影响 87
3.4.4 MoS2对复合材料性能的影响 88
3.5 微波加压烧结石墨 /铜复合材料及其性能 90
3.5.1 加压烧结工艺对石墨/铜复合材料性能的影响 90
3.5.2 石墨粒度对复合材料的影响 94
参考文献 97
第4章 微波烧结钨铜复合材料 99
4.1 烧结温度的影响 99
4.1.1 烧结温度对材料显微结构的影响 99
4.1.2 烧结温度对材料密度的影响 100
4.1.3 烧结温度对材料硬度的影响 101
4.1.4 烧结温度对材料物相的影响 102
4.2 铜含量对材料显微结构的影响 102
4.3 烧结时间的影响 104
4.4 钨粉粒度的影响 104
4.4.1 钨粉粒度对材料显微结构的影响 104
4.4.2 钨粉粒度对硬度的影响 105
4.5 钨铜复合材料性能测定 105
4.5.1 钨铜复合材料热导率 105
4.5.2 钨铜复合材料热膨胀系数 107
4.6 微波烧结钨铜复合材料新工艺 108
4.6.1 钨粉镀铜对合金性能的影响 108
4.6.2 微波热压烧结装备研发 111
4.6.3 微波热压烧结工艺 112参考文献 116
第5章 微波烧结金刚石/硬质合金 117
5.1 金刚石表面微波辅助镀钛工艺 117
5.1.1 镀钛金刚石形貌和物相分析 117
5.1.2 镀钛反应的热力学分析 118
5.1.3 温度对镀钛工艺的影响 118
5.1.4 保温时间和TiH2含量对金刚石镀钛的影响 121
5.1.5 镀钛金刚石耐热性能 124
5.2 微波烧结金刚石 /WC-Co 124
5.2.1 微波无压烧结金刚石/WC-Co 124
5.2.2 微波加压烧结金刚石/WC-Co 126
5.3 微波等离子制备微米级金刚石膜 131
5.3.1 衬底温度对金刚石膜品质及生长速率的影响 131
5.3.2 工作压强对金刚石膜品质及生长速率的影响 132
5.3.3 甲烷浓度对金刚石膜品质及生长速率的影响 134
5.3.4 微波等离子体化学气相沉积装置 135
参考文献 136
第6章 微波焙烧铝电解废炭无害化 137
6.1 电解铝废炭的本征特性 137
6.1.1 电解铝废炭元素组成 137
6.1.2 电解铝废阴极炭块形貌分析 138
6.1.3 铝电解废阴极炭块热重分析 138
6.2 常规焙烧废阴极炭块工艺研究 139
6.2.1 响应曲面工艺设计 139
6.2.2 工艺优化及验证 141
6.3 微波焙烧氟化物脱除研究 142
6.3.1 焙烧温度和时间对氟化物脱除的影响 142
6.3.2 微波焙烧与常规焙烧除氟率对比 143
6.3.3 微波高温焙烧水蒸气除氟工艺 144
6.3.4 微波焙烧与常规焙烧对碳结构的影响 145
6.4 电解铝废阴极炭微波浸出无害化处理 148
6.4.1 废阴极炭微波碱浸除氟工艺 148
6.4.2 废阴极炭微波酸浸深度除氟 153
6.5 电解铝废阴极炭制备石墨烯 157
6.5.1 还原氧化石墨烯制备 157
6.5.2 样品形貌与结构分析 158
参考文献 159
第7章 微波处理碳纤维材料 161
7.1 微波活化 PAN纤维预氧化 161
7.1.1 微波预氧化与常规预氧化工艺对比 161
7.1.2 预氧丝微波低温碳化 163
7.1.3 H2O2改性PAN纤维微波热处理 165
7.1.4 KMnO4改性PAN纤维微波预氧化 170
7.1.5 微波预氧化/碳化装置 173
7.2 微波热解回收碳纤维 174
7.2.1 微波热解 CFRP 174
7.2.2 复合材料微波加热特性及模拟仿真 174
7.2.3 热解过程失重率变化 177
7.2.4 微波热解工艺优化 178
7.2.5 热解碳气氛脱除工艺 182
7.2.6 再生碳纤维再利用 189
7.2.7 微波热解回收碳纤维抽油杆 191
参考文献 196
第8章 微波制备膨胀石墨 198
8.1 微波闪速制备膨胀石墨 198
8.1.1 微波辅助氧化插层制备膨胀石墨 198
8.1.2 氧化剂用量及微波功率对膨胀体积的影响 199
8.1.3 膨胀石墨的微观结构 200
8.1.4 膨胀石墨的物化性能 202
8.1.5 膨胀机制分析 206
8.1.6 膨胀石墨制备石墨烯 207
8.1.7 微波膨胀技术应用 207
8.2 微波溶剂热法制备膨胀石墨吸波材料 208
8.2.1 CuCo2S4@EG复合材料的制备 208
8.2.2 CuCo2S4@EG复合材料的微观形貌及结构 209
8.2.3 CuCo2S4@EG复合材料的吸波性能 211
8.2.4 CuCo2S4@EG复合材料的热性能 214
参考文献 214
第9章 微波合成 217
9.1 微波熔盐制备卤化Ti3C2 MXenes 217
9.1.1 卤化Ti3C2 MXenes制备及形貌分析 217
9.1.2 卤化Ti3C2 MXenes光氧化脱除Hg0 218
9.1.3 Hg0光氧化脱除机制 220
9.1.4 Hg0光氧化脱除理论分析 221
9.2 微波溶剂热法制备Mxenes基吸波材料 222
9.2.1 Bi2S3/Ti3C2T x吸波材料制备 222
9.2.2 Bi2S3/Ti3C2T x物相和微观形貌 223
9.2.3 Bi2S3添加量对复合材料电磁波吸收性能的影响 226
9.2.4 填充含量对电磁波吸收性能的影响 230
9.3 微波合成 MoS2/ZnO复合材料 233
9.3.1 ZnO纳米片原位沉积 MoS2量子点 233
9.3.2 MoS2/ZnO复合材料 Hg0氧化脱除 236
9.4 微波水热合成 MnO2/TiO2 237
9.4.1 MnO2/TiO2制备及形貌分析 237
9.4.2 MnO2/TiO2光氧化剂Hg0氧化脱除 239
9.5 微波合成ZSM-5分子筛 239
9.5.1 ZSM-5分子筛的合成 239
9.5.2 硅铝比对ZSM-5合成的影响 240
9.5.3 晶化温度与晶化时间对ZSM-5合成的影响 241
9.5.4 ZSM-5微观形貌及元素分布 241
参考文献 242
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