粉末冶金技术-第十讲-粉末烧结ppt课件.ppt

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1、粉末烧结粉末冶金技术第十讲烧结的概念烧结基本过程与原理固相烧结、液相烧结、熔浸烧结烧结方式、烧结设备、工艺参数烧结组织、烧结气氛、烧结缺陷烧结的概念粉末或压坯在低于主要组分熔点的温度和适当气氛下借助于原子迁移实现颗粒间联结和一定性能的现象和过程固相烧结：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合金烧结的概念烧成与烧结烧成包括多种物理和化学变化，如脱水、坯体内气体分解、多相反应和熔融、溶解、烧结等，一般都发生在多相系统内烧结仅仅指粉料经加热而致密化的简单物理过

2、程烧结的概念烧结与固相反应烧结与固相反应均在低于材料熔点或熔融温度之下进行，且自始至终都至少有一相是固态固相反应必须至少有两组元参加并发生化学反应，烧结过程可以只有单组元，或多组元但不发生化学反应烧结的重要性和分类烧结在粉末冶金生产中的重要性烧结的分类是不可缺工序对产品性能有决定性影响产品成本的重要构成部分固相烧结液相烧结单元系烧结多元系固相烧结多元系液相烧结无限固溶系有限固溶系完全不溶系稳定液相烧结瞬时液相烧结熔浸烧结理论的研究范畴研究粉末压坯在烧结过程中微观结构的演化和物质变化规律热力学:烧结过程的驱动力（Why）动力学:烧

3、结过程中物质迁移方式和迁移速度（How）烧结理论的发展烧结工艺始于公元前3000年烧结理论始于20世纪中期目前还没有成熟的理论烧结基本过程三阶段：粘结阶段烧结颈长大阶段闭孔隙球化和缩小阶段(1)颗粒之间形成接触(2)烧结颈长大(3)连通孔洞闭合(4)孔洞固化(5)孔洞收缩和致密化(6)孔洞粗化(7)晶粒长大水分挥发化学反应应力消除回复和再结晶粘结面和晶界的形成粘结面和晶界的形成烧结后的孔隙烧结过程的热力学基础烧结的热力学问题：烧结系统自由能降低是烧结过程的驱动力表面能>晶界能表面能降低处于非主导地位烧结过程的热力学烧结系统自由能

4、降低途径:合金元素的扩散导致体系熵增△S增大形成化合物使△H＜0，-T△S＜0多元系烧结过程的热力学烧结系统自由能降低途径:由于粉末结合面(烧结颈)的增大和颗粒表面的平直化，粉末体的总表面积和总表面自由能减小烧结体内部孔隙的总体积和总表面积减小粉末颗粒内晶格畸变的消除烧结过程的动力学研究烧结过程中各种可能的物质迁移方式及速率。早期粘结扩散（体积扩散、表面扩散、晶界扩散、晶格扩散）蒸发与凝聚流动回复、再结晶、聚晶长大烧结过程的动力学在烧结颈表面存在张应力,张应力大小与烧结颈曲率半径成反比烧结颈处空位浓度高于无应力作用区域的空位浓度

5、物质表面的平衡蒸气压与其表面曲率半径有关烧结机理烧结过程中物质的迁移方式粘性流动：在剪切应力作用下，产生粘性流动，物质向颈部迁移蒸发凝聚：表面层原子向空间蒸发，借蒸汽压差通过气相向颈部空间扩散，沉积在颈部体积扩散：借助于空位运动，原子等向颈部迁移表面扩散：原子沿颗粒表面迁移晶界扩散：晶界为快速扩散通道，原子沿晶界向颈部迁移位错管道扩散：位错为非完整区域，原子易于沿此通道向颈部扩散，导致物质迁移烧结过程中物质的迁移方式扩散蒸发凝聚回复再结晶和聚晶长大回复再结晶聚晶长大组织和性能有什么变化？驱动力是什么？粉末烧结材料再结晶长大的特点

6、与致密材料相比氧化物、孔隙、杂质较多时，晶粒较细晶粒显著长大的温度较高细粉末晶粒易长大在临界变形程度下长大和取向性不明显单元系固相烧结三个阶段低温阶段中温阶段高温阶段多元系固相烧结定义：材料或制品由几种组分的粉末烧结而成，烧结过程不出现液相。包括组分间互溶和不互溶两类。过程：同组元和异组元间的粘结，异组元间反应、溶解、均匀化机构：扩散和流动多元系固相烧结互溶系固相烧结：均匀（单相）固溶体粉末烧结混合粉末烧结烧结过程固溶体分解无限互溶系Cu-Ni有限互溶系Fe-C互不溶系固相烧结：Cu-C多元系固相烧结影响合金化的因素烧结温度烧结

7、时间粉末粒度压坯密度粉末原料杂质液相烧结定义：烧结温度下，低熔点组元熔化或形成低溶点共晶物，即存在液相特点：物质迁移速度快；制品密度高，性能好分类：互不溶系液相烧结；固相与液相有一定溶解度系液相烧结；瞬时液相烧结液相烧结液相烧结条件：润湿性溶解度液相数量液相烧结液相烧结过程：液相流动与颗粒重排固相溶解和再析出固相烧结熔浸烧结原理：将粉末坯体与液体金属接触或浸在液体金属中，让坯体内孔隙为金属液填充，冷却后得到致密材料或零件。特点：致密化主要靠易熔成分从外面去填满孔隙，基本不产生收缩，烧结时间短主要应用：电触头材料、Fe-Cu机械零

8、件、金属陶瓷、复合材料熔浸烧结基本条件：骨架材料与熔浸金属的熔点相差较大熔浸金属能很好润湿骨架材料骨架与熔浸金属之间不互溶或溶解度不大熔浸金属的量应以填满孔隙为限度熔浸烧结熔浸方法部分浸入全部浸入接触熔渗重力-注入外部加压浸渍真空熔渗烧结方式无压烧结加压烧结（1