粉末冶金燒結(jié)
 燒結(jié)是使壓坯或松裝粉末體進(jìn)一步結(jié)合起來(lái)，以提高強(qiáng)度及其他性能的一種高溫處理工藝。它是粉末冶金的重要工序之一。在燒結(jié)過(guò)程中粉末顆粒要發(fā)生相互流動(dòng)、擴(kuò)散、熔解、再結(jié)晶等物理化學(xué)過(guò)程，使粉末體進(jìn)一步致密，消除其中的部分或全部孔隙。
燒結(jié)方法 通常有以下幾類：
固相燒結(jié) 燒結(jié)溫度在粉末體中各組元的熔點(diǎn)以下，一般是0.7～0.8Tm（Tm為絕對(duì)熔點(diǎn)，以K計(jì)）。
液相燒結(jié) 粉末壓坯中如果有兩種以上的組元，燒結(jié)有可能在某種組元的熔點(diǎn)以上進(jìn)行，因而燒結(jié)時(shí)粉末壓坯中出現(xiàn)少量的液相。
加壓燒結(jié) 在燒結(jié)時(shí)，對(duì)粉末體施加壓力，以促進(jìn)其致密化過(guò)程。加壓燒結(jié)有時(shí)與熱壓(hot pressing)為同義詞，熱壓是把粉末的成形和燒結(jié)結(jié)合起來(lái)，直接得到制品的工藝過(guò)程。
活化燒結(jié) 在燒結(jié)過(guò)程中采用某些物理的或化學(xué)的措施，使燒結(jié)溫度大大降低，燒結(jié)時(shí)間顯著縮短，而燒結(jié)體的性能卻得到改善和提高。
電火花燒結(jié) 粉末體在成形壓制時(shí)通入直流電和脈沖電，使粉末顆粒間產(chǎn)生電弧而進(jìn)行燒結(jié)；在燒結(jié)時(shí)逐漸地對(duì)工件施加壓力，把成形和燒結(jié)兩個(gè)工序合并在一起。
熔滲 又稱浸透。為了提高多孔毛坯的強(qiáng)度等性能，在高溫下把多孔毛坯與能潤(rùn)濕它的固態(tài)表面的液體金屬或合金相接觸，由于毛細(xì)管作用力，液態(tài)金屬會(huì)充填毛坯中的孔隙。這種工藝適合于制造鎢銀、鎢銅、鐵銅等合金材料或制品。
燒結(jié)機(jī)理 在燒結(jié)過(guò)程中粉末體要經(jīng)歷一系列的物理化學(xué)變化，如水分或有機(jī)物的蒸發(fā)或揮發(fā)，吸附氣體的排除，應(yīng)力的消除，粉末顆粒表面氧化物的還原，顆粒間的物質(zhì)遷移、再結(jié)晶、晶粒長(zhǎng)大等，因而使顆粒間的晶體接觸面增加,孔隙收縮甚至消失。出現(xiàn)液相時(shí),還會(huì)發(fā)生固相的溶解與析出。這些過(guò)程彼此間并無(wú)明顯的界限，而是互相重疊，互相影響。再加上其他燒結(jié)工藝條件，使整個(gè)燒結(jié)過(guò)程的反應(yīng)復(fù)雜化。1942年德國(guó)許蒂希(G.F.Hüttig)利用物理化學(xué)的研究手段測(cè)定了燒結(jié)溫度對(duì)燒結(jié)體的電動(dòng)勢(shì)、溶解度、密度、顯微組織、力學(xué)性能等的影響，發(fā)現(xiàn)燒結(jié)是一個(gè)十分復(fù)雜的過(guò)程。1949年美國(guó)庫(kù)琴斯基 (G.C.Kuczynski)研究了金屬球與金屬板的燒結(jié)，認(rèn)為燒結(jié)時(shí)的物質(zhì)遷移主要是以擴(kuò)散方式進(jìn)行的（見(jiàn)金屬中的擴(kuò)散）。他們的工作把燒結(jié)理論的研究推向新的階段。后來(lái)的許多研究工作都是圍繞著燒結(jié)過(guò)程中的物質(zhì)遷移機(jī)理進(jìn)行的。
燒結(jié)過(guò)程中物質(zhì)遷移 一般認(rèn)為有下列五種機(jī)理：粘性或塑性流動(dòng),蒸發(fā)和凝聚，體積擴(kuò)散，晶界擴(kuò)散,表面擴(kuò)散。兩個(gè)相互接觸的球形顆粒（圖1）燒結(jié)時(shí)，接觸頸部半徑x 的增長(zhǎng)與燒結(jié)時(shí)間t可能的關(guān)系。
粘性或塑性流動(dòng) x2∝t
蒸發(fā)和凝聚 x3∝t
體積擴(kuò)散 x5∝t
晶界擴(kuò)散 x6∝t
表面擴(kuò)散 x7∝t
燒結(jié)過(guò)程中組織和性能的變化 燒結(jié)過(guò)程中，燒結(jié)體的組織結(jié)構(gòu)會(huì)發(fā)生復(fù)雜的變化。首先粉末顆粒間的接觸點(diǎn)和接觸面隨時(shí)間的延長(zhǎng)逐漸擴(kuò)大，同時(shí)孔隙要發(fā)生收縮，漸呈球形。有些孔隙與外界連通成為開(kāi)口孔，有些孔隙則成為孤立的閉口孔。粉末顆粒由于在壓制過(guò)程中發(fā)生了變形，因此在燒結(jié)時(shí)要發(fā)生再結(jié)晶和晶粒長(zhǎng)大。西澤龍(G.Cizeron)和拉孔布(P.Lacombe)報(bào)道過(guò)羰基鐵粉的試驗(yàn)情況，在890℃氫氣中燒結(jié)時(shí),隨著燒結(jié)時(shí)間的延長(zhǎng)，可以看到晶粒的長(zhǎng)大，而孔隙則從微細(xì)分散的孔隙變成較粗大集中的孔隙，而數(shù)量越來(lái)越少，最后趨向消失。多組元的壓坯在燒結(jié)時(shí)還要發(fā)生擴(kuò)散均勻化，形成固溶體或化合物。粉末顆粒的大小、形貌和成形、燒結(jié)工藝等對(duì)壓坯的再結(jié)晶、晶粒大小、均勻化等均有影響。在燒結(jié)過(guò)程中粉末體的性能隨組織結(jié)構(gòu)的變化而發(fā)生變化（圖2）。
粉末冶金燒結(jié)
不同燒結(jié)溫度和燒結(jié)時(shí)間對(duì)繞結(jié)體強(qiáng)度的影響見(jiàn)圖3。在較高的溫度T3或T4條件下燒結(jié)時(shí),開(kāi)始燒結(jié)體的強(qiáng)度隨時(shí)間的延長(zhǎng)而增加，而后下降。這是由于燒結(jié)的后期發(fā)生了晶粒長(zhǎng)大。
粉末冶金燒結(jié)
燒結(jié)體的硬度與致密程度有關(guān)，大體上與燒結(jié)體的密度成比例增加。測(cè)量硬度時(shí)如壓痕包含一些孔隙則硬度值偏低，如用顯微硬度計(jì)測(cè)定，可避開(kāi)孔隙，因而得到金屬材料本身的固有硬度,不受密度的影響（圖4）。
粉末冶金燒結(jié)
燒結(jié)工藝 燒結(jié)必須在有保護(hù)氣氛的燒結(jié)爐內(nèi)進(jìn)行，以避免燒結(jié)體氧化，或發(fā)生不利的化學(xué)反應(yīng)。燒結(jié)爐的種類很多，可用天然氣、煤氣、油、電等作熱源。電加熱爐經(jīng)濟(jì)方便，易于調(diào)節(jié)控制。常用的保護(hù)氣氛有真空，氬、氦、氮、二氧化碳等惰性氣體和氫、分解氨、一氧化碳、轉(zhuǎn)化天然氣等還原性氣體。
為了進(jìn)一步提高燒結(jié)制品的使用性能以及尺寸和形狀精度，往往要進(jìn)行整形、精整、復(fù)壓、浸油、機(jī)械加工、熱處理等后續(xù)工序。
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