中南大学粉冶院粉末冶金原理ppt课件.ppt

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1、Part2：粉末烧结第一章概述§1烧结的定义与分类§2烧结理论的研究范畴和目的§3烧结技术的发展Part2：粉末烧结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。§1烧结的定义与分类Part2：粉末烧结含义1粉末松装烧结，制造过滤材料（不锈钢，青铜，黄铜，钛等）和催化材料（铁，镍，铂等）Part2：粉末烧结含义2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Part2：粉末烧结含义3烧结的目的依靠热激活作用，

2、原子发生迁移，粉末颗粒形成冶金结合Mechanicalinterlockingorphysicalbonging→Metallurgicalbonding↑烧结体的强度Part2：粉末烧结分类粉末烧结类型：加压烧结施加外压力(Appliedpressureorpressure-assistedsintering)热等静压(hotisostaticpressingHIP)Part2：粉末烧结无压烧结固相烧结与液相烧结不施加外压力(Pressurelesssintering)Part2：粉末烧结固相烧结单元系固相烧结烧结单相（纯金属、化合物、固溶体粉

3、末）烧结—单相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Part2：粉末烧结固相烧结无限固溶系Cu-Ni、Cu-Au、Ag-Au等有限固溶系Fe-C、Fe-Ni、Fe-Cu、W-Ni等互不固溶系组元间既不溶解，也不形成化合物Ag-W、Cu-W、Cu-C等Part2：粉末烧结液相烧结在烧结过程中存在液相的烧结过程。Part2：粉末烧结烧结操作的重要性1粉末冶金工艺两个基本加工步骤之一磁粉芯和粘结磁性材料例外2决定了P/M制品的性能4热处理，过程能耗大→降低烧结温度是有意义（降低能耗和提高烧结炉寿命）5纳米块

4、体材料的获得必须依赖烧结过程的控制3烧结废品很难补救，如铁基部件的脱渗碳和严重的烧结变形Part2：粉末烧结烧结理论的研究目的：研究粉末压坯在烧结过程中微观结构的演化(microstructuralevolution)和物质变化规律§2烧结理论的研究范畴和目的Part2：粉末烧结孔隙数量或体积的演化—致密化晶粒尺寸的演化—晶粒长大（纳米金属粉末和硬质合金）孔隙形状的演化孔隙尺寸及其分布的演化—孔隙粗化、收缩和分布Part2：粉末烧结研究范畴:烧结过程的驱动力烧结热力学，即解决Why的问题烧结机构，即解决How的问题，也就是说物质迁移方式和迁移速度

5、物质迁移方式Part2：粉末烧结研究方法:烧结几何学双球模型烧结物理学原子迁移机构,扩散机构烧结化学组元间的反应（溶解、形成化合物）及组元与气氛间的反应计算机模拟借助于建立物理、几何或化学模型，进行烧结过程的计算机模拟（蒙特-卡洛模拟）Part2：粉末烧结外力的引入：HP、HIP、超高压烧结（纳米晶材料）§3烧结技术的发展Part2：粉末烧结快速烧结技术1电固结工艺2快速热等静压(quick-HIP)3微波烧结技术4激光烧结5等离子体烧结6电火花烧结第二章烧结热力学基础§1烧结的基本过程与孔隙结构的演化§3烧结驱动力计算§2烧结热力学§4粉末烧结

6、活性（简介）§1烧结的基本过程与孔隙结构的演化烧结三阶段粘结面的形成烧结颈（sinteringneck）的形成与长大闭孔隙的形成和球化Initialstage:烧结初期Intermediatestage：烧结中期Finalstage：烧结后期返回一、粘结面的形成过程：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,形成晶界由原始颗粒接触面发展形成的晶界返回结果：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为什么能形成接触面？范德华力:接触压力ｐ＝20-300

7、Mpa（接触距离为0.2nm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铜粉颗粒间的接触压力F（r）=2450/r（MPa）r=3nm，接触压力为817MPar=6nm，接触压力为408MPar小于1.5nm，为排斥力返回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（sinteringneck）的形成与长大(neckgrowth)返回为什么会导致颗粒间的距离缩短？原子的扩散，颗粒间的距离缩短烧结颈间形成了微孔隙

8、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返回三、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