《粉末冶金原理-烧结ppt课件》由会员分享，可在线阅读，更多相关《粉末冶金原理-烧结ppt课件（101页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、3 烧结烧结Sintering病原体侵入机体，消弱机体防御机能，破坏机体内环境的相对稳定性，且在一定部位生长繁殖，引起不同程度的病理生理过程一、基本概念（一）（一） 烧结的定义烧结的定义 简单描述：简单描述：烧结烧结（Sintering）指粉末或粉末压坯在适当温指粉末或粉末压坯在适当温度、气氛下受热，借助于原子迁移实现颗粒间联结的过程。度、气氛下受热，借助于原子迁移实现颗粒间联结的过程。 定义：定义：粉末或粉末压坯在一定的气氛中，在低于其主要粉末或粉末压坯在一定的气氛中，在低于其主要成分熔点的温度下加热而获得具有一定组织和性能的材料成分熔点的温度下加热而获得具有一定组织和性能的材料或制品的过程
2、。或制品的过程。 第一节第一节 概述概述p烧结温度，保温温度，低于粉末或粉末压坯的基体组元熔烧结温度，保温温度，低于粉末或粉末压坯的基体组元熔点的温度，大约是点的温度，大约是0.70.70.8T0.8T（T T：绝对熔点）。：绝对熔点）。病原体侵入机体，消弱机体防御机能，破坏机体内环境的相对稳定性，且在一定部位生长繁殖，引起不同程度的病理生理过程 粉末也可以烧结（不一定要成形）粉末也可以烧结（不一定要成形） 松装烧结，制造过滤材料（不锈钢，青铜，黄铜，钛等）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）等。和催化材料（铁，镍，铂等）等。对烧结定义的理解对烧结定义的
3、理解-1：病原体侵入机体，消弱机体防御机能，破坏机体内环境的相对稳定性，且在一定部位生长繁殖，引起不同程度的病理生理过程 烧结的目的烧结的目的 依靠热激活作用，使原子发生迁移，粉末颗粒形依靠热激活作用，使原子发生迁移，粉末颗粒形成冶金结合。成冶金结合。Mechanical interlocking or physical bonging Metallurgical bonding 改善改善烧结烧结体体组织组织 提高烧结体强度提高烧结体强度 等性能等性能对烧结定义的理解对烧结定义的理解-2：病原体侵入机体，消弱机体防御机能，破坏机体内环境的相对稳定性，且在一定部位生长繁殖，引起不同程度的病理生理
4、过程 低于主要组分熔点的温度低于主要组分熔点的温度* * 固相烧结固相烧结 烧结温度低于所有组分的熔点烧结温度低于所有组分的熔点* * 液相烧结液相烧结 烧结温度低于主要组分的熔点，烧结温度低于主要组分的熔点， 但可能高于次要组分的熔点：但可能高于次要组分的熔点： WC-Co WC-Co合金，合金， W-Cu-Ni W-Cu-Ni合金合金对烧结定义的理解对烧结定义的理解-3：病原体侵入机体，消弱机体防御机能，破坏机体内环境的相对稳定性，且在一定部位生长繁殖，引起不同程度的病理生理过程烧烧结结的的重重要要性性1 1）粉末冶金生产中）粉末冶金生产中不可缺少不可缺少的基本工序之一的基本工序之一 （磁
5、粉芯和粘结磁性材料例外（磁粉芯和粘结磁性材料例外）2）对）对PM制品的性能有制品的性能有决定的决定的影响（烧结废品很难补救，影响（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）如铁基部件的脱渗碳和严重的烧结变形）3 3）烧结消耗是构成粉末冶金）烧结消耗是构成粉末冶金产品成本的重要组成部分产品成本的重要组成部分 （设备、高温、长时间、保护气氛）。（设备、高温、长时间、保护气氛）。4 4）纳米块体材料的获得依）纳米块体材料的获得依 赖赖烧结过程的控制烧结过程的控制（二）（二） 烧结的重要性烧结的重要性病原体侵入机体，消弱机体防御机能，破坏机体内环境的相对稳定性，且在一定部位生长繁殖，引起
6、不同程度的病理生理过程（三）（三） 烧结的分类烧结的分类热等静压热等静压粉末体烧结类型粉末体烧结类型不施加外压力不施加外压力液相烧结液相烧结固相烧结固相烧结单相粉末单相粉末多相粉末多相粉末长存液相长存液相瞬时液相瞬时液相超固相线烧结超固相线烧结反应烧结反应烧结活化烧结活化烧结强化烧结强化烧结施加外压力施加外压力热压热压 热锻热锻液相热压液相热压反应热压反应热压反应热等静压反应热等静压病原体侵入机体，消弱机体防御机能，破坏机体内环境的相对稳定性，且在一定部位生长繁殖，引起不同程度的病理生理过程加压烧结（有压烧结）加压烧结（有压烧结） 施加外压力施加外压力 (Applied pressure or
7、 pressure-assisted sintering) ，热等静压，热等静压 HIP、热压、热压HP等等 无压烧结无压烧结 (Pressureless sintering) 包括：固相烧结、液相烧结等包括：固相烧结、液相烧结等 按烧结过程有无外加压力按烧结过程有无外加压力病原体侵入机体，消弱机体防御机能，破坏机体内环境的相对稳定性，且在一定部位生长繁殖，引起不同程度的病理生理过程单元系固相烧结：单元系固相烧结：单相（纯金属、化合物、固溶体）粉末单相（纯金属、化合物、固溶体）粉末的烧结：烧结过程无化学反应、无新相形成、无物质聚集的烧结：烧结过程无化学反应、无新相形成、无物质聚集状态的改变。状
8、态的改变。固相烧结：固相烧结：多元系固相烧结：多元系固相烧结： 两种或两种以上组元粉末的烧结过程，包括反应烧结等。两种或两种以上组元粉末的烧结过程，包括反应烧结等。无限固溶系：无限固溶系：Cu-Ni、Cu-Au、Ag-Au等等有限固溶系：有限固溶系：Fe-C、Fe-Ni、Fe-Cu、W-Ni等等互不固溶系：互不固溶系：Ag-W、Cu-W、Cu-C等等按烧结过程有无液相出现按烧结过程有无液相出现病原体侵入机体，消弱机体防御机能，破坏机体内环境的相对稳定性，且在一定部位生长繁殖，引起不同程度的病理生理过程在烧结过程中出现液相的烧结。在烧结过程中出现液相的烧结。 包括：包括：稳定液相（长存液相）烧结
9、稳定液相（长存液相）烧结 不稳定液相（瞬时液相）烧结不稳定液相（瞬时液相）烧结 液相烧结液相烧结病原体侵入机体，消弱机体防御机能，破坏机体内环境的相对稳定性，且在一定部位生长繁殖，引起不同程度的病理生理过程二、烧结理论研究的目的、范畴和方法烧结理论研究的目的、范畴和方法研究目的研究目的：研究粉末压坯在烧结过程中微观结构的演化研究粉末压坯在烧结过程中微观结构的演化(microstructure evolution)和物质传递规律，包括和物质传递规律，包括 孔隙数量或体积的演化孔隙数量或体积的演化致密化致密化晶体尺寸的演化晶体尺寸的演化晶粒的形成与长大晶粒的形成与长大 （纳米金属粉末和硬质合金）（
10、纳米金属粉末和硬质合金）孔隙形状的演化孔隙形状的演化孔隙的连通与封闭孔隙的连通与封闭孔隙尺寸及其分布的演化孔隙尺寸及其分布的演化孔隙粗化、收缩和分布孔隙粗化、收缩和分布病原体侵入机体，消弱机体防御机能，破坏机体内环境的相对稳定性，且在一定部位生长繁殖，引起不同程度的病理生理过程烧结过程的驱动力烧结过程的驱动力烧结热力学烧结热力学，即解决即解决Why的问题的问题烧结动力学烧结动力学烧结机构，即解决烧结机构，即解决How的问题，的问题，即物质迁移方式和迁移速度即物质迁移方式和迁移速度物质迁移方式物质迁移方式上述理论在典型烧结体系中的应用上述理论在典型烧结体系中的应用研究范畴：研究范畴：病原体侵入机
11、体，消弱机体防御机能，破坏机体内环境的相对稳定性，且在一定部位生长繁殖，引起不同程度的病理生理过程烧结几何学烧结几何学烧结物理学烧结物理学烧结化学烧结化学计算机模拟计算机模拟烧结模型：两球模型、球烧结模型：两球模型、球- -板模型板模型物质迁移机构：扩散、流动物质迁移机构：扩散、流动组元间的反应（溶解、形成化合物）组元间的反应（溶解、形成化合物）及与气氛间的反应及与气氛间的反应借助于建立物理、几何或化学模型，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（蒙特进行烧结过程的计算机模拟（蒙特- -卡卡洛模拟洛模拟）研究方法：研究方法：病原体侵入机体，消弱机体防御机能，破坏机体内环境的相
12、对稳定性，且在一定部位生长繁殖，引起不同程度的病理生理过程粉末烧结过程模拟粉末烧结过程模拟多相粉末烧结液相烧结病原体侵入机体，消弱机体防御机能，破坏机体内环境的相对稳定性，且在一定部位生长繁殖，引起不同程度的病理生理过程三、烧结技术的发展病原体侵入机体，消弱机体防御机能，破坏机体内环境的相对稳定性，且在一定部位生长繁殖，引起不同程度的病理生理过程快速烧结技术快速烧结技术 1 1 电固结工艺电固结工艺 2 2 快速热等静压快速热等静压(quick-HIP)(quick-HIP) 3 3 微波烧结技术微波烧结技术 4 4 激光烧结激光烧结 5 5 等离子体烧结等离子体烧结 6 6 电火花烧结电火花
13、烧结病原体侵入机体，消弱机体防御机能，破坏机体内环境的相对稳定性，且在一定部位生长繁殖，引起不同程度的病理生理过程3分类分类 由于粉末冶金材料既包括纯金属，也包括有几种成分组成的合金，化合物及复合材料，因此，根据组元的多少和烧结过程中有无液相出现，可将烧结分为几个基本类型：（1）单元系烧结：单元系烧结：单相纯金属、固溶体或化合物在其熔点以下的温度进行的烧结（在熔点以下，当然是固相烧结固相烧结）。如钨、钼条等纯金属的烧结，黄铜、青铜等固熔体（单相的粉末）的烧结，Al2O3、B4C等化合物的烧结。（2）多元系烧结：多元系烧结：由两种或两种以上的组元构成的烧结体系（两种或两种以上粉末混合在一起。病原
14、体侵入机体，消弱机体防御机能，破坏机体内环境的相对稳定性，且在一定部位生长繁殖，引起不同程度的病理生理过程p多元系烧结根据烧结温度下有无液相出现又分成： 1）多元系固相烧结多元系固相烧结：烧结温度在其中低熔成分的熔点温度以下。根据系统的组元之间在烧结温度下有无固相溶解存在又分为： a)无限固溶系：在相图上有无限固溶区的系统，如Cu-Ni Fe-Ni、W-Mo等。 b)有限固溶系：在相图上有有限固溶区的系统，如Fe-C Fe-Cu、W-Ni等。 c)完全不互溶系：组元之间既不互相溶解又不形成化合物或其他中间相的系统，如Ag-W、Cu-W、Cu-C等所谓假合金。病原体侵入机体，消弱机体防御机能，破
15、坏机体内环境的相对稳定性，且在一定部位生长繁殖，引起不同程度的病理生理过程2) 多元系液相烧结多元系液相烧结：烧结温度超过系统中低熔成分的熔点，在烧结过程中出现液相。p由于低熔成分的液相同难熔固相之间互相溶解或形成合金的性质不同，液相可能中途消失或始终存在于全过程，根据液相在烧结过程存在时间的长短，液相烧结又可分为：l烧结过程始终存在液相的系统，如WC-Co W-Ni-Fe等；l烧结后期液相消失的系统，如Fe-Ni-Al, Cu-Sn等；p液相烧结特例：熔浸，多孔骨架的固相烧结和低熔金属浸透骨架后的液相烧结同时存在，如W-Ag W-Cu Fe-Cu。病原体侵入机体，消弱机体防御机能，破坏机体内
16、环境的相对稳定性，且在一定部位生长繁殖，引起不同程度的病理生理过程4烧结理论所研究的问题烧结理论所研究的问题（1）烧结为什么会发生？）烧结为什么会发生？ 烧结的原动力或热力学问题（2）烧结是怎样进行的？）烧结是怎样进行的？ 烧结的机构和动力学问题病原体侵入机体，消弱机体防御机能，破坏机体内环境的相对稳定性，且在一定部位生长繁殖，引起不同程度的病理生理过程3-2 烧结过程的热力学基础烧结过程的热力学基础p一、烧结的基本过程一、烧结的基本过程原始接触原始接触烧结颈长大烧结颈长大孔隙球化孔隙球化病原体侵入机体，消弱机体防御机能，破坏机体内环境的相对稳定性，且在一定部位生长繁殖，引起不同程度的病理生理过程粉末等温烧结过程的三个阶段粉末等温烧结过程的三个阶段1粘结阶段粘结阶段p烧结初期，颗粒间的原始接触点或面转变成晶体结合，即通过成核，结晶长大等原子过程形成烧结颈。在这一阶段中，颗粒内的晶粒不发生变化，颗粒外形也基本未变，整个烧结不发生收缩，密度增加也极微，但是烧结体的强度和导电性由于颗粒结合面增大而有明显增加。等温烧结过程按时间大致可分为三个等温烧结过程按时间大致可分为三个界限不十分明显界限不
