粉末冶金 第7章 烧结气氛

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1、第七章烧结气氛sinteringatmosphere1.烧结气氛的作用与分类作用：控制烧结体与环境之间的化学反应—保护作用如氧化和脱碳及时带走烧结坯体中润滑剂和成形剂的分解产物—净化作用分类：氧化性气氛：如纯Ag或Ag-氧化物复合材料及氧化物陶瓷的烧结还原性气氛：含有H2或CO组份的烧结气氛如硬质合金烧结用氢气氛，铁基、铜基粉末冶金零件的含氢气氛惰性或中性气氛：Ar,He,N2,真空渗碳气氛：含有较高的导致烧结体渗碳的组元，如CO,CH4,碳氢化合物气体氮基气氛：含氮量很高的烧结气氛10%H2+N2不同

2、烧结气氛的成本比较：以电解氢的成本为参考：H2：1.0；氮基（nitrogen-based）气氛：0.6；分解氨（dissociatedammonia）：0.4；吸热性气氛(endothermalgas)：0.2；放热性气氛(exothermalgas)：0.1；真空(vaccum)：昂贵（设备投资大）2.还原气氛（reducingatmosphere）金属粉末烧结过程中的作用：保护金属不发生氧化使压坯中金属氧化物还原MeO+H2→H2O+Me(吸热反应)Kp=PH2O/PH2T↑,Kp↑因而，氢气氛的

3、还原能力随温度升高而增强，低温时的还原能力低露点：在标准大气压下，气氛中水蒸汽开始凝结的温度气氛中含水量愈多，露点愈高水蒸汽体积分数（VH2O）与气氛露点（TDP）间的关系为：lg（VH2O)=-0.237+0.0336TDP–1.74×10-4TDP2+5.05×10-7TDP3(TDPisin℃)如：电解氢的露点通常为几摄氏度（经冷冻干燥可降低露点）分解氨气体为-40—-50℃3.含碳气氛MeO+CO→CO2+Me（放热反应）Kp=Pco2/PcoT↑，Kp↓因而，CO在低温时具有较强的还原能力4.

4、可控碳势气氛渗、脱碳原理以CO为主的气氛Fe+2CO→Fe(C)+CO2Kp=(αc.Pco2)/(αFe.Pco2)αc-碳在铁中的固溶度；αFe=1在给定的烧结条件，要控制待烧结铁基材料的碳含量（即），必须控制Pco2/Pco2即气相中两组分的浓度比要使αc↑，则要降低分压比，↑CO浓度若烧结体中碳含量高于αc，发生脱碳现象若烧结体中碳含量高于αc，发生渗碳现象碳势某一含碳量的材料在某种气氛中烧结时既不渗碳也不脱碳，以材料中的碳含量表示气氛的碳势有机碳氢化合物气体：Fe+CH4→Fe(C)+2H2（

5、吸热反应）Kp=PH22.αc/PCH4在一定平衡条件下，αc取决于PH22/PCH4。H2+CO混合气体：Fe+CO+H2→Fe(C)+H2OKp=PH2O.αc/(Pco.PH2)渗碳反应不仅取决于CO的浓度，而且与露点有关在高、低温下均具有较强的还原能力吸热型气氛endothermicatmosphere,endogas需从外部供热的裂解气与放热型比较，H2含量高，CO2浓度较低是一种还原性更强、碳势更高的可控气氛放热型气氛exothermicatmosphere,exogas由各种碳氢化合物转化

6、成的裂化气，不需从外界供给热量而通过碳氢化合物与H2O、空气在高温下进行部分燃烧的产物