难烧结材料的烧结技术研究进展

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1、摘要介绍了难烧结材料的应用、制备技术，分析了难烧结材料难烧结的原因，对具烧结机理进行了深入探讨，并在理论分析的基础上提出了一些潜在的新型烧结技术，关键词难烧结材料；烧结技术：烧结机理中图分类号TF124文献标识码A文章编号：1001-3814(2011)18-0070-04ResearchonSinteringTechniquesofHard・sinteringMaterialsLICang.ZUOXiaoqing,LUOFengming,SUIXin(SchoolofMaterialScienceandEngineering,KunmingUniversityofSciencea

2、ndTechnology,Kunming650093,China)AbstractTheapplicationandpreparationtechnologyofhard-sinteringmaterialswereintroduced,andthereasonsforthehard-sinteringwereanalyzed・Furthermore,thesinteringmechanismsweredeeplydiscussed・Finally,somenewpotentiasinteringtechniquesweregivenbasedonthetheoryanalysis

3、.Keywordshard-sinteringmaterials;sinteringtechniques;sinteringmechanisms有些材料原子扩散能力弱，空位平衡浓度几乎为零，烧结活性低.这类材料称为难烧结材料.如itt熔点难熔金属、强共价键陶瓷及活性金屈等，难烧结材料具有高温强度高、高弹性模量等特性.在国防军工、航空航天、电子信息、能源、防化、冶金和核工业等领域有着不可替代的作用，由于难烧结材料普遍存在熔点高、变形困难等特点.日前，多采用粉末冶金方法来制备.烧结作为其中的关键工序，对产品的最终性能起着决定性作用【1】冃前.采用常规粉耒冶金法制备的难烧结材料往往需要非

4、常高的烧结温度.这不仅带來设备、能耗和成本等问题而且材料的致密度、强度、硬度等还达不到使用要求。因此,发展新型烧结技术解决难烧结问题，从而获得高性能的难烧结材料是材料领域的研究热点之一。1难烧结材料的应用及其烧结问题W.Mo等难熔金属熔点高，W和Mo的烧结盜度分别高达2387、1827°C［2］需要很高的激活能，ff以烧结困难。另外，Price等指出，高熔点组分在低熔收稿日期:2011-03-28基金项目：云南省国际合作项目(2006GH21);云南省应用基础研究重点项目(2010CC004)作者简介:李苍(1987-)，男，山东临沂人，硕士，研尤方向为粉末冶金；电话:152881

5、66295;E-mail:licang.622@163.com通讯作者:左孝青(1964-),男,云南昆明人,教授；电话:0871-673505&E・mail:zxqdzhhm@hotmail.com点组分屮有适当的溶解度是发生液相烧结的条件之一，因此.难熔金属合金如果组元Z间不互溶，那么即使液相烧结也很难致密。这类材料除W.Mo之外，述包括W-Ni-Fe.W-Cu,W-Mo.Mo-Ti合金及W-C基硬质合金(W-C-Co)等，被广泛用于制备要欢耐高温、高密度的材料。例如W-Cu合金用作基片、连接件和散热元件等电子封装材料和热沉材料，娶求其致密度高、漏气率低、导电导热性能优良、以及

6、散热性良好：而通常情况下，由于W.Cu互不相溶.采用常规粉末冶金法制备该材料在烧结时易产牛臆胀，难以烧结致密，其最高密度一般仅为92%~95%.并且导电、导热性能低，漏气率高【3］使其应用受到限制。另外’共价性极强的共价键化合物.晶格缺陥少，其晶格能很大，原子扩散能力非常弱.白扩散系数也低，在普通的烧结环境下很难烧结，这类材料包括碳化物(SiC、B4C等)，氮化物(Si3N4.AIN.TiN等)硼化物(TiB2.ZrB2等)等陶瓷材料它们具有高妊点、、高抗氧化性、高耐磨性、弹性模量高和高温强皮高等特性，广泛用于金属材料和有机高分子材料难以承受的苛刻工作环境中。例如SiC陶瓷高温强废

7、大、耐磨损性好、热稳定性佳，可作为耐濟构件、大拟模集成电路底板及热机材料，然而SiC原子间的共价键强度高.自扩散系数也和当低，所以通常需要倦助高温(2000~2300°C)或添加烧结助剂等条件才能形成致密的陶瓷材料，而且制备周期长件％ALTiXr等金属在常温或者高温下易被氧化在表面形成一层致密的氧化膜.阻碍了烧结过程原子的扩散降低了其烧结活性，因此在没有保护气务或真空烧结条件下很难烧结成型。Cu-Cr合金具有强度和硬度高、导热性和导电性好以及抗腐蚀性強等优点而被广泛应