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粉末冶金烧结的定义及其目的(粉末冶金烧结工艺流程)

粉末冶金烧结的定义及其目的(粉末冶金烧结工艺流程) 粉末冶金中烧结矿的分类

   根据致密化机理或烧结工艺条件的不同,烧结可分为液相烧结、固相烧结、活化烧结、反应烧结、瞬时液相烧结、超固相烧结、松装烧结、电阻烧结、电火花烧结、微波烧结和熔浸等。

1.固相烧结:按其组分的数量可分为单元体系固相烧结和多元体系固相烧结两种。

单位固相烧结是在低于熔点(一般为绝对熔点的2/3-4/5)的温度下,对纯金属、成分固定的化合物或均匀固溶体的松散粉末或压坯进行粉末烧结。

单位固态烧结过程大致可分为三个阶段:

(1)低温阶段(t烧毛0.25T熔化)。发生主要金属的回收、吸附的气体和水的挥发以及压坯中成型剂的分解和去除。由于压制时的弹性应力在回复时消除,粉末颗粒间的接触面积相对减少,随着挥发物的消除,烧结体没有明显收缩,甚至略有膨胀。在这个阶段,烧结体的密度基本保持不变。

(2)中温阶段(T烧(0.4~)。. 55t移动。再结晶开始,粉末颗粒表面的氧化物被完全还原,颗粒的接触界面形成烧结颈。烧结体的强度明显提高,但密度增加缓慢。

(3)高温阶段(T烧2 0.5 1)。. 85t熔体)。这是单位制固相烧结的主要阶段。扩散和流动充分进行并接近完成,使得烧结体中大量的闭孔逐渐收缩,气孔数量减少,烧结体的密度明显增加。保温一定时间后,各项性能稳定。

(2)多组分固相烧结:在低于低熔点组分熔点的温度下,由两种以上组分构成多组分固相烧结的粉末体系的粉末烧结。

多组分固相烧结除了单元体系的固相烧结现象外,由于组分之间的相互作用和作用,还存在一些其他的现象。对于组分互不相溶的多元体系,烧结行为主要由混合粉末中含量较多的粉末决定。比如铜石墨混合粉末的烧结主要是铜粉之间的烧结,石墨粉阻碍铜粉之间的接触,影响收缩,对烧结体的强度和韧性有一定的影响。对于可以形成固溶体或化合物的多组分体系的固态烧结,除了相同组分之间的烧结之外,还会发生不同组分之间的相互溶解或化学反应。由于不同的组分系统,一些烧结体收缩,一些膨胀。异质扩散对合金的形成和均匀化起着决定性的作用,一切有利于异质扩散的因素都能促进多元体系的固态烧结过程。例如使用更细的粉末,提高粉末的混合均匀性,使用部分预合金化的粉末,提高烧结温度,消除粉末颗粒表面的吸附气体和氧化膜等。

2.活化烧结:是指采用物理或化学手段降低烧结温度,缩短烧结时间,提高烧结体活化烧结性能的一种粉末冶金方法。活化烧结工艺可分为物理活化烧结工艺和化学活化烧结工艺。

物理活化烧结:物理活化烧结过程是依靠周期性地改变烧结温度,施加机械振动、超声波和外加应力来促进烧结过程。

化学活化烧结工艺:(1)预氧化烧结。(2)改变烧结气氛的成分和含量。(3)在粉末中加入微量元素。(4)用超细粉末和高能球磨粉末进行活化烧结。活化烧结主要用于烧结钨、钼、铼、铁、钽、钒、铝、钛和硬质化合物材料。

活化过程烧结过程是一个物理化学反应过程,其烧结反应速率常数K可用下式[1]表示:K=AexP(-Q/RT),其中a为& ldquo频率因子& rdquo内在不变;q是烧结过程的活化能;t是烧结温度。从上式可以看出,提高烧结温度T,降低烧结活化能Q,提高A值,都可以提高烧结速度。活化是指降低烧结活化能Q的烧结方法。

实现活化烧结的途径主要从三个方面实现:(1)改变粉末的表面状态,提高粉末表面的原子活性和扩散能力。(2)改变粉末颗粒接触界面的特性,改善原子扩散路径。(3)改善烧结过程中材料的迁移方式。[2]

活化剂的选择标准(1)。活化剂在烧结过程中形成低熔点液相(2)。活化剂在基质中的溶解度应低,而基质组分在活化剂中的溶解度应高。(3)活化剂应该在烧结过程中在基质颗粒之间分离,为基质组分之间的材料迁移提供通道。

 
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