粉末烧结技术

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1、第三部粉末体烧结烧结原理烧结工艺烧结----也叫烧成，是粉末冶金工艺中最重要的工序，是指在高温作用下，坯体发生一系列物理化学变化，由松散状态逐渐致密化，且机械强度大大提高的过程。一、烧结原理物理化学变化有机物的挥发、坯体内应力的消除、气孔率的减少;烧结气氛作用下粉末颗粒表面氧化物的还原、原子的扩散、粘性流动和塑性流动;生成液相时，还可能发生固相的溶解与析出。烧结后期还可能出现二次再结晶过程和晶粒长大等；烧结的驱动力----一般为体系的表面能和缺陷能。烧结实际上是体系表面能和缺陷能降低的过程。通常体系能量的降低靠的是高温热能激活下的物质传递过程。烧结原动力----烧结颈部与粉末颗粒其它部位之

2、间存在化学位差。烧结驱动力表面张力造成的一种机械力，它垂直作用于烧结颈曲面上，使烧结颈向外扩大，最终形成孔隙网。过剩空位浓度梯度将引起烧结颈表面下微小区域内的空位向粉末颗粒内扩散，从而造成原子在相反方向上的迁移，使颈部得以长大。烧结时物质迁移烧结过程的传质机理很复杂，目前大体上有四种说法粘塑性流动过程扩散过程，包括体积、表面和界面的扩散蒸发-凝结过程溶解-沉析过程初期烧结颈形成阶段：通过形核、长大等原子迁移过程，颗粒间的原始接触点或面转变成晶粒结合，形成烧结颈。中间烧结颈长大阶段：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，孔隙的结构变得光滑，形成连续的孔隙网络。最终烧结阶段：是

3、一个缓慢的过程，借助于体积扩散机制将发生孔隙的孤立、球化及收缩。烧结的基本过程氧化铝陶瓷典型的不同烧结阶段显微结构烧结气氛－烧结气氛的选择依据烧结体的材质和气体的经济性而定。压力－加速瓷料的烧结，提高瓷件的值密度，增加烧结驱动力。添加剂与活化烧结－采用化学或物理的措施，使烧结温度降低，加速烧结过程，或使烧结体密度和性能得以提高的方法称活化烧结。影响烧结的因素依靠外在条件变化活化烧结过程提高粉末本身活性二、烧结工艺烧结工艺无压烧结加压烧结反应烧结微波烧结电火花等离子烧结固相烧结液相烧结热压烧结热等静压烧结烧结-热等静压无压烧结—指在大气压或真空状态下，将压制的坯体置于烧结炉中，按一定的烧结制

4、度进行加热的普通烧结，是相对于加压烧结而言的。烧结过程要经历三个阶段：升温阶段，保温阶段和冷却阶段。液相烧结—凡有液相参加的烧结.固相烧结—传质机理主要是蒸发-凝聚和扩散传质。加压烧结—加压和加热同时并用，以达到消除孔隙的目的，从而大幅度提高粉末制品的性能。常用的加压烧结工艺有热压、热等静压及烧结-热等静压。热压—将粉末装在压模内，在加压的同时把粉末加热到熔点以下，使之加速烧结成比较均匀致密的制品。热等静压—把粉末压坯或把装入特制容器内的粉末置于热等静压机高压容器内，使其烧结成致密的材料或零件的过程。烧结-热等静压—把压坯放入烧结-热等静压设备的高压容器内，先进行脱蜡、烧结，再充入高压气体

5、进行热等静压。反应烧结—先将原材料（如制备Si3N4时使用Si粉）粉末以适当方式成形后，在一定气氛中（如氮气）加热发生原位反应合成所需的材料并同时发生烧结。微波烧结—材料内部整体地吸收微波能并被加热，使得在微波场中试样内部的热梯度和热流方向与常规烧结的试样相反。电火花等离子烧结—也叫等离子活化烧结或电火花等离子烧结，是利用粉末间火花放电多产生的等离子活化颗粒，同时在外力作用下进行的一种特殊烧结方法。真空热压烧结炉图微波烧结炉图微波生物陶瓷烧结炉图热等静压烧结炉图放电等离子烧结炉图