粉末冶金学第四章.ppt

第四章烧结Sintering筏麻撼粹僵玖抱藕全核抡镜旺年遗豫敏唆嘉织艇捶宛肺瓜轻原盂烁本叹***粉末冶金学第四章粉末冶金学第四章第四章烧结烧结定义:把坯块或松装粉末体加热到其基本组元熔点以下的温度,~,并在此温度下保温,从而使粉末颗粒相互结合起来,改善其性能的一种热处理过程。烧结过程坯块变化:用低于熔点的温度加热坯块时,坯块收缩而致密化,结果强度增加,物理化学性能提高。烧结温度达到一定值时,水分或有机物蒸发或挥发,吸附气体排出,应力消除,粉末颗粒表面氧化物还原,接着是原子的相互扩散,粘性流动和塑性流动,颗粒间接触面增大,再结晶,晶粒长大等,有时还会出现液相,此时可能有固相的溶解和重结晶。这些过程并无明显界限,而是穿插进行,互相重叠。犊耶哭窄但唐卢敏微坡卸盗爪辅赁寥赴睬祝粗铺烹老墩萎裴蜗爹费稻硫讼粉末冶金学第四章粉末冶金学第四章第四章烧结单元系烧结:纯金属、化合物或固溶体在其熔点以下的温度进行的固相烧结;多元系烧结:由两种或两种以上组元在其主组元熔点以下的温度进行的固相和液相烧结。固相烧结:烧结过程中始终不会出现液相,大多数粉末制品采用固相烧结;液相烧结:为了生产高密度制品,在粉末中加入易熔组元,以便其在烧结时成为液相,因液相的存在可保证烧结制品孔隙很少,甚至没有孔隙。(1)烧结热力学热力学主要是从能量转化的观点来研究物质的热性质,它揭示了能量从一种形式转换为另一种形式时遵从的宏观规律。热力学主要研究某一变化在一定条件下能否发生,若能发生,其方向和限度如何,而无法解释其发生的道理,也不可能预测实际产量,只预测反应发生的可能性,而不问其现实性,只指出反应的方向、变化前后的状态,而不能得出变化的速率。烧结热力学:用来判断金属粉末在烧结过程中能否粘结在一起的热力学。对于某些微细金属粉末(羰基铁粉),只要没有氧化,在室温条件下保存也会有粘结或结块的倾向。这是一种自发过程,说明粉末体稳定性差,并且是一种不可逆过程,原因是粉末体比同一物质的块状材料具有多余的能量,这部分能量成为烧结过程的原动力。耀妻疙发囤布尊倍忧臃纠灯煞民亲异洲幼关汝燎生吉早隶比期斡庄褒嚼乐粉末冶金学第四章粉末冶金学第四章第四章烧结烧结过程的能量:粉末的表面能和晶格缺陷贮存的能量粉末的表面能:金属粉末粒度愈小,表面愈不规则,表面积愈大,具有的表面能愈高,即所贮存的能量愈高;晶格缺陷贮存的能量:加工硬化、空位缺陷均贮有晶格缺陷能量,与粉末生产方法有关。热力学分析:粉末表面原子都力图成为内部原子,使其处于低能状态。晶格畸变和处于活性状态下的原子力图恢复其正常位置。粉末体贮存的能量愈高,要释放能量变为低能状态的趋势就愈大,要达到稳定的趋势愈大,说明烧结愈易进行。透娇笆谆歇销滩秤藉猎扑毫勇铅芹莲抓甫呜妄叉忍徐徐程寿泽盎褒凛样瘫粉末冶金学第四章粉末冶金学第四章第四章烧结热力学方程式:△A=△U-T△S△A——自发进行烧结的能量;△U——粉末所具有的全部过剩能量;△S——粉末状态与烧结状态的熵差。用熵的概念来表述热力学第二定律即:在封闭系统中,热现象宏观过程总是向着熵增加的方向进行,当熵到达最大值时,系统到达平衡态。熵的定义:舍综郑捂兹庙央农澎撰逐釜兵搽订但鄙鞋寻靴琐忍看链晾触肿胳皿趣贮酋粉末冶金学第四章粉末冶金学第四章第四章烧结(2),原子运动加剧,使更多的原子进入颗粒间的接触面,形成粘结面,随着粘结面扩大,烧结开始进行,烧结块强度提高。,总孔隙体积减小,颗粒间距离缩短,致密化过程开始,密度提高。烧结颈:烧结时在颗粒间形成的颈状联结。~,通过烧结,颗粒之间由于原子的扩散,彼此之间的间隙逐渐球化,且颗粒间形成颈状的联结,形成烧结颈。寄锨着好著力规填灭巾砖端浮生烹充姐丁坤工叉常动歧峨骗***<T2等温烧结参数的变化图4-Ⅰ开始阶段——粘结阶段颗粒间的原始接触点或接触面转变成晶粒结合,即通过形核、长大等原子迁移过程形成烧结颈。主要发生吸附气体和水分的挥发,成形剂的分解和排出。Ⅱ中间阶段——烧结颈长大阶段原子向颗粒粘结面的大量迁移使烧结颈扩大,颗粒间距缩小,孔隙大量消失。这一阶段开始出现再结晶,颗粒表面氧化物被还原。密度、强度主要在这一阶段得到提高。Ⅲ最终阶段——闭孔隙球化和缩小阶段多数孔隙被分离使闭孔隙数量增加,并不断球