·512. 工程科学学报，第38卷，第4期 1.15 0.15 1.10 。-10℃minl 0.14 。+60℃min 1.05 0.13 +-300℃min 0.12 1.00 0.114 0.95 0.10 0.90 0.09 0.85 0.08= 0.80 0.07 0.06 。-10℃mim 0.75 0.05 ·60℃·min 0.70 -300℃min 0.04 0.65 6789101112131415161718 0.03 23456789101112131415161718 f/GHz f/GHz 图5微波场下高碳铬铁粉4：和u?随频率的变化曲线.(a)u:(b)4” Fig.5and uof the HCFCP as a function of frequency in a microwave field:(a)(b) 铬铁粉较小的μ均对应较大的峰值，则可推断该波 常数（磁导率）虚部与实部的比值.损耗因子越大物料 段内的峰值与磁性滞后有关0.根据铁磁共振理论， 的吸波性越好，在微波场中升温速率越快，越有利于脱 铁磁共振频率可由公式2可=yH,四求得.其中∫，为 碳反应的进行.图6为三组高碳铬铁粉的tan6。和 共振频率，y为旋磁比，H,为与磁晶各向异性呈正比例 tanδ在1~l8GHz频率范围内的变化曲线. 关系的参数.共振频率的大小主要由高碳铬铁粉磁晶 工业上规定用于加热的微波频率为915MHz和 各向异性来决定，各向异性越显著，共振频率越大.实 2.45GHz.粉料加热通常选用2.45GHz四.表3为常 验中将三组重熔冷却后得到的块状高碳铬铁磨成粒度 温下三组高碳铬铁粉在2.45GHz频率下的电磁参数， 均≤75um的粉末颗粒，对于初生相晶粒细小的水冷 随着冷却速率的提高lan6。和tanδ，均为增大的趋势，显 高碳铬铁，其单个颗粒中一般同时含有(Cr,Fe),C3、 然水冷高碳铬铁粉具有最优的加热效果，为最佳的脱 CFe及其他物相，各物相堆叠在一起，磁晶各向异性 碳原料.此外三组高碳铬铁粉的tanδ均大于tan6。,故 较为明显.而炉冷高碳铬铁初生相晶粒较为粗大，大 磁损耗在微波加热过程中起到主要作用.除2.45GHz 多颗粒仅含单一物相（初生相或共晶相），磁晶各向异 频率外，水冷高碳铬铁粉的tan6。和tan6.在其余大部分 性相对较低.因此高碳铬铁粉共振频率与冷却速率成 频率范围内也为最大，空冷粉料次之，如图6.综上所 正比，而这与图5(b)所示的3~7GHz范围内共振频 述，熔融高碳铬铁的冷却速率越快，最终获得的粉料越 率随冷却速率的提高而增大的结果相一致，显然低频 有利于微波加热固相脱碳. 内的峰值由固有共振损耗决定. 为了进一步研究高碳铬铁粉的微波吸收特性，本 (3)不同冷却速率下高碳铬铁粉吸波特性的比较 文计算了高碳铬铁粉在1~18GHz范围内反射损耗 研究.物料在微波场中的吸波性能、加热效果与介电 Rm,如图7所示.在1~17.8GHz的波段内，三组粉 (磁)损耗因子tan6。和tan6n有关o.l,其定义为介电 料的反射损耗均逐渐减小，超过17.8GHz反射损耗均 (a) 0.20m b 0.30 。-l0℃minl 。-10℃·uiml 0.18 -60℃min 。-60℃min1 0.25 4-300℃·nin 0.16 4一300℃·mim 0.14 0.20 0.12 0.15 0.10 0.10 0.08 0.06 0.05 56789101112131415161718 0.042345678910111213141516718 f/CHz CHz 图6微波场下高碳铬铁粉tan6,和tan心n随频率的变化曲线.(a)tan6。:(b)tan心. Fig.6 tan and tan of the HCFCP as a function of frequency in a microwave field:(a)tan (b)tan工程科学学报，第 38 卷，第 4 期 图 5 微波场下高碳铬铁粉 μ' r 和 μ″r 随频率的变化曲线． ( a) μ' r ; ( b) μ″r Fig． 5 μ' r and μ″r of the HCFCP as a function of frequency in a microwave field: ( a) μ' r ; ( b) μ″r 铬铁粉较小的 μ' r均对应较大的 μ″r 峰值，则可推断该波 段内的峰值与磁性滞后有关［21］． 根据铁磁共振理论， 铁磁共振频率可由公式 2πfr = γHA ［22］求得． 其中 fr为 共振频率，γ 为旋磁比，HA为与磁晶各向异性呈正比例 关系的参数． 共振频率的大小主要由高碳铬铁粉磁晶 各向异性来决定，各向异性越显著，共振频率越大． 实 验中将三组重熔冷却后得到的块状高碳铬铁磨成粒度 图 6 微波场下高碳铬铁粉 tanδε和 tanδμ随频率的变化曲线 . ( a) tanδε ; ( b) tanδμ Fig． 6 tanδε and tanδμ of the HCFCP as a function of frequency in a microwave field: ( a) tanδε ; ( b) tanδμ 均≤75 μm 的粉末颗粒，对于初生相晶粒细小的水冷 高碳铬铁，其单个颗粒中一般同时含有( Cr，Fe) 7 C3、 CrFe 及其他物相，各物相堆叠在一起，磁晶各向异性 较为明显． 而炉冷高碳铬铁初生相晶粒较为粗大，大 多颗粒仅含单一物相( 初生相或共晶相) ，磁晶各向异 性相对较低． 因此高碳铬铁粉共振频率与冷却速率成 正比，而这与图 5( b) 所示的 3 ～ 7 GHz 范围内共振频 率随冷却速率的提高而增大的结果相一致，显然低频 内 μ″r 的峰值由固有共振损耗决定． ( 3) 不同冷却速率下高碳铬铁粉吸波特性的比较 研究． 物料在微波场中的吸波性能、加热效果与介电 ( 磁) 损耗因子 tanδε和 tanδμ有关［10，18］，其定义为介电 常数( 磁导率) 虚部与实部的比值． 损耗因子越大物料 的吸波性越好，在微波场中升温速率越快，越有利于脱 碳反 应 的 进 行． 图 6 为 三 组 高 碳 铬 铁 粉 的 tanδε 和 tanδμ在 1 ～ 18 GHz 频率范围内的变化曲线． 工业上规定用于加热的微波频率为 915 MHz 和 2. 45 GHz． 粉料加热通常选用 2. 45 GHz［23］． 表 3 为常 温下三组高碳铬铁粉在 2. 45 GHz 频率下的电磁参数， 随着冷却速率的提高 tanδε和 tanδμ均为增大的趋势，显 然水冷高碳铬铁粉具有最优的加热效果，为最佳的脱 碳原料． 此外三组高碳铬铁粉的 tanδμ均大于 tanδε，故 磁损耗在微波加热过程中起到主要作用． 除 2. 45 GHz 频率外，水冷高碳铬铁粉的 tanδε和 tanδμ在其余大部分 频率范围内也为最大，空冷粉料次之，如图 6． 综上所 述，熔融高碳铬铁的冷却速率越快，最终获得的粉料越 有利于微波加热固相脱碳． 为了进一步研究高碳铬铁粉的微波吸收特性，本 文计算了高碳铬铁粉在 1 ～ 18 GHz 范围内反射损耗 ＲL ［10］，如图 7 所示． 在 1 ～ 17. 8 GHz 的波段内，三组粉 料的反射损耗均逐渐减小，超过 17. 8 GHz 反射损耗均 · 215 ·