粉體材料燒結研究

近幾十年來，在粉末燒結過程中，開發出了許多性能優良的新型材料。新工藝的種類繁多，設備結構和操作過程也不盡相同。但各種燒結工藝無非是尋求更大的驅動力。其作用是促進材料在高溫或晶粒取向下的轉移、致密化等過程。驅動力激活能主要包括表面自由能、化學勢的降低、相變和化學反應性的應用、以及外力、電場、磁場、超聲能量的應用。最廣泛的應用是推廣外部機械——燒結窯設備。

 

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

 

固態燒結(SSS)是在一定氣氛的保護下，在不超過其熔點的設定溫度下，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。設定溫度是燒結溫度，使用的氣氛稱為燒結氣氛，使用的保溫時間稱為燒結時間。

 

  燒結過程可分為兩類：無壓燒結（無外壓燒結）和加壓燒結（有外壓燒結）。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。

 

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

 

 粉末燒結設備的結構按加熱加壓方式、氣氛等因素進行劃分。在粉末燒結過程中，通常采用電加熱。最常見的方法是：將粉體材料經過喂料機導入燒結窯的筒體直接回轉加熱；在電爐中加熱模具；對導電模具進行直接感應加熱；對非導電模具在導電管內進行感應加熱。

 

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