粉體材料燒結(jié)研究

近幾十年來，在粉末燒結(jié)過程中，開發(fā)出了許多性能優(yōu)良的新型材料。新工藝的種類繁多，設(shè)備結(jié)構(gòu)和操作過程也不盡相同。但各種燒結(jié)工藝無非是尋求更大的驅(qū)動力。其作用是促進材料在高溫或晶粒取向下的轉(zhuǎn)移、致密化等過程。驅(qū)動力激活能主要包括表面自由能、化學(xué)勢的降低、相變和化學(xué)反應(yīng)性的應(yīng)用、以及外力、電場、磁場、超聲能量的應(yīng)用。最廣泛的應(yīng)用是推廣外部機械——燒結(jié)窯設(shè)備。

 

   燒結(jié)是高溫下粉末或坯體的致密化過程和現(xiàn)象的總稱。具體而言，隨著溫度和時間的增加，固體顆粒相互結(jié)合，晶粒長大，空隙（孔隙）和晶界逐漸減小，通過材料的轉(zhuǎn)移，其整體體積收縮、密度增大，最終成為具有剛性的多晶燒結(jié)體。只有一定的微觀結(jié)構(gòu)，這種現(xiàn)象才叫做燒結(jié)。

 

固態(tài)燒結(jié)(SSS)是在一定氣氛的保護下，在不超過其熔點的設(shè)定溫度下，將具有一定形狀的松散粉末或致密粉末保持一段時間的過程。設(shè)定溫度是燒結(jié)溫度，使用的氣氛稱為燒結(jié)氣氛，使用的保溫時間稱為燒結(jié)時間。

 

  燒結(jié)過程可分為兩類：無壓燒結(jié)（無外壓燒結(jié)）和加壓燒結(jié)（有外壓燒結(jié)）。同時對松散粉末或粉末壓坯施加高壓和外壓，稱為壓力燒結(jié)。

 

  熱壓燒結(jié)（HPS）是指在一定的外力（根據(jù)模具材料的強度，一般壓力為10～40MPa）下，使材料加速流動、重排和致密化的燒結(jié)過程。熱壓燒結(jié)溫度比常壓燒結(jié)溫度低100～150℃，但熱壓燒結(jié)的驅(qū)動力比常壓燒結(jié)的驅(qū)動力大20～100倍。

 

 粉末燒結(jié)設(shè)備的結(jié)構(gòu)按加熱加壓方式、氣氛等因素進行劃分。在粉末燒結(jié)過程中，通常采用電加熱。最常見的方法是：將粉體材料經(jīng)過喂料機導(dǎo)入燒結(jié)窯的筒體直接回轉(zhuǎn)加熱；在電爐中加熱模具；對導(dǎo)電模具進行直接感應(yīng)加熱；對非導(dǎo)電模具在導(dǎo)電管內(nèi)進行感應(yīng)加熱。

 

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