微波加热金属液体的实验研究

苏晓峰¹，吴博威²，刘建华¹，刘建³，庄昌凌⁴

1. 北京科技大学工程技术研究院2. 中冶华天南京工程技术有限公司3. 东北特殊钢集团股份有限公司4. 贵州大学材料与冶金学院

摘 要：研究微波加热液态金属的升温特征,在MobileLab-W-R型微波工作站中进行了微波直接加热铜液和铁液的实验研究,实现了微波直接加热铜液和铁液实验,对比研究了微波直接加热和间接加热铜液与铁液的加热效果,并研究了微波功率、金属液质量、温度等对微波直接加热效果的影响,探讨了微波直接加热金属液体的机理.结果表明,微波可以以较快的升温速度直接加热铜液和铁液,且升温速率与微波加热功率呈近似线性递增关系;在相同微波直接加热条件下,同等质量的铜液和铁液的升温速度相近,但不同质量铁液加热时,由于其表面积、微波场强分布等因素的影响,铁液质量对微波加热效果的影响没有明显的线性关系.理论分析认为,铜和铁在熔化后电阻率增大,磁导率明显下降,导致微波在铜液和铁液内部的趋肤深度显著大于固态铜和铁;电导损耗是实现微波直接加热液态金属的主要机制,液态金属可通过电子与原子核碰撞、表面快速更新、内部缺陷阻碍电子运动、原子运动及碰撞等形式吸收微波,将微波能量转化为自身热量.

关键词：液态金属;微波加热;趋肤深度;电导损耗;碰撞;