第六章-烧结技术.ppt

烧结技术 烧结定义： 为了提高压坯或粉体的强度，需要在适当的条件在热处理。就是把压坯或粉体加热到其基本组元熔点一下的温度（0.7～0.85Tk),并在此温度下保温,从而使粉末颗粒相互结合起来,改善其性能。GB3500-83D 定义为：粉末或压坯在低于主要组分熔点的温度下的加热处理，借助颗粒间的连接以提高强度。 烧结对粉末冶金材料和制品的性能起着决定性影响。用烧结的方法可以制得各种纯金属、合金、化合物以及复合材料。可以分为单相系、多相系烧结；固相、液相烧结。 烧结过程的热力学 热力学：表面能；晶格畸变能；空位缺陷 △A=△U－T△S △A 自发烧结能量 △U 为粉末过剩能量 T 绝对温度 △S 粉末状态与烧结状态的熵差 烧结基本过程 1开始阶段-烧结初期： 原始接触点、面转变成晶粒结合，即通过形核、长大等原子迁移过程形成烧结颈。 晶粒不发生变化，颗粒外形基本不变化 主要发生金属的回复、吸附的气体核水分挥发，成形剂排除 2 中间阶段－烧结颈长大阶段： 原子向粘结面的大量迁移，使烧结颈扩大，颗粒间距缩小，形成连续的孔隙网络。由于晶粒长大，晶界越过孔隙移动，被晶界扫过的地方，孔隙大量消失。 密度和强度的增加是主要特征。 开始出现再结晶 颗粒表面氧化物可能被完全还原。 3 段最终阶－闭孔隙球化和缩小阶段： 多数孔隙被完全分离，闭孔隙数量大为增加，孔隙趋于球形且不断缩小。 整个烧结体仍然可以缓慢收缩，依靠孔隙的消失和数量的减少来实现。 此阶段可以持续很长时间，但是无法消除少量的孔隙。 烧结原动力 烧结体内，各处蒸汽压之差是烧结过程中通过物质蒸发转移的原动力。 吉布斯－凯尔文方程 △P＝P0 ￡ γ/KtR P0 平面饱和蒸汽压； R曲率半径 烧结中物质迁移 1 开始阶段烧结 粘性流动结构：弗兰克尔原理。 蒸发－凝聚机构：孔隙球化作用。 体积扩散机构。 表面扩散机构。 晶界扩散机构。 塑性流动机构。 2 中间烧结阶段 强化烧结 1活化烧结： 预氧化烧结；添加合金元素；在气氛或填料中加活化剂 2 电火花烧结：原理和设备 3 相稳定化 全致密化工艺 1 热压 2 热等静压 3 热挤（压） 4 热锻 5 喷雾沉积 6 大气压固结 7 最新工艺：温压，压力烧结 烧结气氛 1 还原性气氛：纯氢，分解氨， 2 可控碳气氛：碳氢化合物（甲烷、丙烷））是天然气的主要成分，也是焦炉煤气，石油气的组分。 3 真空气氛 4 烧结填料：均温，防止粘结、氧化，气氛冲刷，。主要有氧化铝、氧化镁、石墨和少量的活化剂等。 烧结炉 1 按工作形式：间歇式；连续式。 2 按气氛：气氛炉；真空炉。 3 按结构 ：步进式；履带式；推舟式。 4 按工作温度：低温；中温；高温。 烧结炉的基本结构 1 炉体 2 加热系统：预热；烧结；冷却三个阶段 3 控温系统 4 进料与卸料系统 5 供气系统 6 辅助系统 * *