粉末冶金原理与工艺-烧结原理

《粉末冶金原理与工艺-烧结原理》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在教育资源-天天文库。

1、粉末冶金原理与工艺-烧结原理周瑞2011年4月粉末冶金过程粉末冶金材料和制品的工艺流程举例原料粉末其它添加剂热压松装烧结粉浆烧注混合压制等静压制轧制挤压烧结烧结浸适热处理电镀预烧结高温烧结复压锻打复烧拉丝烧缩精整锻造轧制挤压烧结（浸油）热处理粉末冶金成品2制取铁粉的方法有哪些？氢损法测定金属粉末氧含量的原理是什么？粉末压制过程的特点怎样？粉末冶金特殊成形包括哪些内容？与一般刚性模压比有什么特点？3本章要点烧结的本质和烧结的基本类型烧结的过程是什么样子的，影响这些过程的关键因素是什么在所有烧结过程中都在起作用的物质迁移机制是什么？对于指导实际粉末体烧结工艺有

2、何意义？4本章要点烧结过程研究的一般方法烧结过程宏观现象的研究：烧结收缩、组织变化、力学性能变化烧结过程微观现象的研究：烧结颈的形成、孔隙形成与闭合烧结过程动力学理论的研究：物质迁移机理5烧结工艺的基本类型6烧结是指粉末或压坯在低于主要组分熔点的温度下借助于原子迁移实现颗粒间联结的过程。烧结特点7烧结特点气孔率下降、坯体致密度提高宏观性能微观组织质点迁移，使粉末体产生颗粒粘结烧结是粉末成型体在低于熔点的高温作用下，产生颗粒间的粘附，通过物质传递迁移，使成型坯体变成具有一定几何形状和性能，即有一定强度的致密体的过程。8烧结特点烧结的目的粉状材料变为块体材料：

3、依靠热激活作用，原子发生迁移，粉末颗粒形成冶金结合9烧结进行的条件原子离开体系中的位置，需要等于或高于使原子保持在原位置的能量。随着温度的增加，活化原子或空位的数量增加。因此温度控制着烧结过程中原子的运动，温度越高，从一个位置到另一个位置传质的量越多。A表面原子B晶界原子ΔG*能垒ΔG表面能与晶界能之差烧结特点10烧结的特点低于主要组分熔点的温度固相烧结—烧结温度低于所有组分的熔点液相烧结—烧结温度低于主要组分的熔点但高于次要组分的熔点WC-Co合金，W-Cu-Ni合金11烧结类型无压烧结固相烧结液相烧结加压烧结12无压烧结固相烧结单元系固相烧结烧结单相（

4、纯金属、化合物、固溶体粉末）粉末的固相烧结过程多元系固相烧结烧结指两个或两个以上组元的粉末烧结过程包括反应烧结等液相烧结在烧结过程中存在液相的烧结过程。13加压烧结热压热等静压粉末热锻14烧结过程粘结面的形成烧结颈的形成与长大闭孔隙的形成和球化15过程：在粉末颗粒的原始接触面，通过颗粒表面附近的原子扩散，由原来的机械嚙合转变为原子间的冶金结合,形成晶界一、粘结面的形成16由原始颗粒接触面发展形成的晶界17结果：坯体的强度增加，表面积减小金属粉末烧结体：导电性能提高是粉末烧结发生的标志而非出现烧结收缩18范德华力:接触压力ｐ＝20-300Mpa（接触距离为0

5、.2nm时）静电力金属键合力:约为范德华力的20倍电子作用力附加应力（存在液相）金属键合力电子作用力电子云重叠，导致电子云密度增加为什么能形成接触面？19前期的特征形成连续的孔隙网络，孔隙表面光滑化后期的特征孔隙进一步缩小，网络坍塌并且晶界发生迁移二、烧结颈的形成与长大2021原子的扩散，颗粒间的距离缩短烧结颈间形成了微孔隙微孔隙长大聚合导致烧结颈间的孔隙结构坍塌银粉的烧结提供了相关证据为什么会导致颗粒间的距离缩短？2223三、闭孔隙的形成和球化孔隙管道被分隔成一系列的小孔隙，最后发展成孤立孔隙并球化处于晶界上的闭孔则有可能消失有的则因发生晶界与孔隙间的分

6、离现象而成为晶内孔隙，并充分球化孔隙结构演化24孔隙结构演化25烧结驱动力近代烧结理论认为：粉状物料的表面能大于多晶烧结体的晶界能，就是烧结最主要的推动力。物质迁移机理烧结的基本理论26单元系粉末烧结驱动力粉末系统过剩自由能的降低是烧结进行的驱动力27系统的过剩自由能包括：总界面积和总界面能的减小E=γs.As+γgb.Agb/2。（主要）As为自由表面积,Agb为晶界面积单晶时Agb=0，则为总表面能减小粉末颗粒晶格畸变和部分缺陷(如空位,位错等)的消除源于粉末加工过程28合金粉末烧结的驱动力合金粉末烧结驱动力则主要来自体系的自由能降低△G=△H-T△S

7、△G≠0且＜0自由能降低的数值远大于表面能的降低表面能的降低则属于辅助地位29颗粒尺寸10µm的粉末的界面能降低为1-10J/mol化学反应的自由能降低一般为100-1000J/mol,比前者大了两个数量级，合金化也是一种特殊的化学反应30表面张力作用在烧结颈上的拉应力引起的驱动力1、烧结初期：由拉普拉斯方程，颈部弯曲面上的应力σ为σ=γ(1/x-1/ρ)≌-γ/ρ（x>>ρ）作用在颈部的张应力指向颈外导致烧结颈长大，孔隙体积收缩随着烧结过程的进行，∣ρ∣的数值增大烧结驱动力逐步减小31表面张力作用在引起的驱动力32表面张力作用在引起的驱动力2、烧结中期孔

8、隙网络形成，烧结颈长大。有效烧结应力Ps为Ps=Pv-γ/ρ（Pv