基于电场作用下铁基材料快速烧结致密化的研究

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1、四川I大学硕士学位论文g778954基于电场作用下铁基材料快速烧结致密化的研究材料加工工程专业研究生郭路宝指导教师冯可芹副教授本论文利用基于电场作用下的快速烧结工艺成功地对纯铁粉压坯进行了烧结。主要采用Gleeble．1500D热模拟机进行实验，同时还利用了金相显微镜和扫描电子显微镜等设备，对基于电场作用下纯铁粉压坯的烧结致密化过程以及工艺因素对其影响进行了较为深入的研究，同时还运用烧结动力学将其烧结机理与真空常规烧结迸行了对比性研究。最后以电场快速烧结钕铁硼磁性材料为例，对该技术应用于实际材料的快速烧结进行了初步的实验探讨。研究结果表明：

2、采用本研究的基于电场作用下快速烧结工艺可以使纯铁粉压坯很好地烧结，并且压坯开始发生烧结的温度较低，大约从350℃左右开始，在looO℃左右时可基本实现致密化，整个过程在数分钟内即可快速完成，并且烧结后压坯的相对密度均在95％以上。烧结温度和保温时间对压坯的烧结致密化均有较大的影响，结果表明存在一个最佳烧结温度和最佳保温时间，在此烧结温度下和烧结时间完成烧结的压坯可达到最佳的致密度，在本实验条件下的最佳烧结温度为1100℃，最佳保温时间为4分钟。从烧结后压坯孔隙率的统计情况来看，生坯的压制密度越高，四j烧结坯的致密度越高，但这转变化从数值上看

3、并不是非常明显。电场对多孔性压坯会产生两方面的作用：一是在颗粒内部及颗粒间接触面处产生焦耳热；二是电场作用会产生场致发射，从而引起物质在低温下的扩散。这些附加贡献使体系能够比较容易地在低温条件下获得巨大的能量，加速物质在低温条件下的扩散，从而使烧结能在较低的温度下发生，而随着电场作用时间的延长，场致发射和焦耳热将共同对压坯的烧结致密化过程产生贡献，使之在较短时间内完成。四川大学硕士学位论文对烧结过程的解析研究表明：压坯中所有孔洞的数量和大小都随温度的升高而降低，具体表现为大孑L洞转化为小孔洞，而原有小孔洞消失，最后基本上只剩下小孔洞。在20

4、0℃之前，由于压坯内部孔洞中存在残留气体，不能发生场致发射，此时压坯仍保持明显的生坯状态。当温度升高至350℃左右时，压坯内部气体基本排净，因此场致发射得以发生，与生坯相比，此时压坯的致密度已经有了一定程度的提高。从350。C升温到700。c的过程中，压坯中网状孔洞开始闭合，球形孔洞形成，随着温度的升高，孑L洞的数量和大小逐步下降。从700。c升温到1000℃的过程中，孔洞的数量和大小以及孔隙率都发生非常明显的快速下降现象，表明压坯的烧结进程主要集中在此温度范围。到lOOO℃时，压坯的烧结致密化已基本完成。通过对基于传统工艺和电场作用下纯铁

5、粉压坯的烧结进行动力学对比分析得知：基于传统工艺的烧结机制主要以体积扩散为主。而基于电场作用的烧结过程可分为两个阶段，第一阶段的烧结机制为班体积扩散为主，同时有少部分为蒸发凝聚和粘性流动机制：第二阶段的烧结机制则以蒸发凝聚和粘性流动为主，同时还保留有部分体积扩散。研究还发现，在同一阶段，1100'12时的烧结特征指数n的值都比900℃时低。由此表明，随着烧结温度的升高，n值变小，即烧结机制中蒸发凝聚和粘性流动所占的比例增大。通过对NdFeB磁性材料进行电场快速烧结的初步探索实验，结果说明：采用此烧结方法可以在很短的时间内快速烧结制得具有一定

6、密度和磁性能的NdFeB磁性材料。与常规烧结试样中的富Nd相分布不同，在电场烧结下试样中的富Nd相呈极细小的不连续点状分布，这样的富Nd相分布有利于提高烧结钕铁硼磁性材料的耐腐蚀性。实验结果不仅证明了电场对铁基材料烧结的特殊作用，而且说明电场快速烧结NdFeB磁性材料有很好的可行性。关键词：电场快速烧结铁基材料烧结机理致密化Il州川大学硕士学位论文StudyontheRapidSinteringDensificationofIron—baseMaterialBasedonanElectricFieldMajorofMaterialProce

7、ssingEngineeringPostgraduate：GuoLubaoSupervisor：FengKeqinInthispapegpureironpowderscompactisrapidlysinteredsuccessfullybythemethodbasedOnanelectricfield．ThethermalsimulationinstrumentGleeble一150DDismainlyusedinthisexperiment．Microstrucmreofthecompactisresearchedwiththehelp

8、ofmetallographicmicroscopeandscanningelectronicmicroscope(SEM)．Theprocessofsinteringdensi