活化燒結(jié)與燒結(jié)氣氛ppt課件

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1、活化燒結(jié)與燒結(jié)氣氛粉末冶金原理粉體工程1201班鄭凱唐龍活化燒結(jié)能鎢的活化燒結(jié)1電火花燒結(jié)活化燒結(jié)23活化燒結(jié)定義：活化燒結(jié)是一種通過(guò)降低活化能來(lái)降低燒結(jié)溫度、縮短燒結(jié)時(shí)間或提高燒結(jié)性能的燒結(jié)技術(shù)。意義：可以達(dá)到降低燒結(jié)溫度，加快燒結(jié)速度，促進(jìn)致密化以提高燒結(jié)體密度和性能。3活化燒結(jié)活化燒結(jié)方法：依靠外界因素活化燒結(jié)過(guò)程，如在氣氛中添加活化劑，使燒結(jié)過(guò)程循環(huán)地發(fā)生氧化—還原或其它反應(yīng)，往燒結(jié)填料中添加強(qiáng)還原劑(如氫化物)，循環(huán)改變燒結(jié)溫度，施加外應(yīng)力等；提高粉末的活性，使燒結(jié)過(guò)程活化，例如粉末或粉術(shù)壓坯的表面預(yù)氧化，使粉末顆粒產(chǎn)生較多

2、晶體缺陷或不穩(wěn)定結(jié)構(gòu)，添加活化元素以及使燒結(jié)形成少量液相等。活化燒結(jié)活化劑活化劑必須是合金或者金屬，在燒結(jié)過(guò)程中形成低溫溶解相。母體金屬在活化劑中有較大的溶解度，活化劑金屬在基體中有較低的溶解度。在燒結(jié)過(guò)程中，活化劑在顆粒界面面形成隔離層，給快速燒結(jié)提供了一個(gè)高擴(kuò)散率的途徑。活化燒結(jié)活化燒結(jié)機(jī)理（動(dòng)力學(xué)）活化燒結(jié)正是通過(guò)提供快速擴(kuò)散通道來(lái)實(shí)現(xiàn)燒結(jié)的活化，活化燒結(jié)能夠降低燒結(jié)溫度、縮短燒結(jié)時(shí)間、提高燒結(jié)材料的性能?；罨療Y(jié)的核心問(wèn)題是活化原子的擴(kuò)散過(guò)程?；罨療Y(jié)主要包括固相活化燒結(jié)、瞬時(shí)液相燒結(jié)、液相燒結(jié)三種方式。這三種方式的快速擴(kuò)散通

3、道都是通過(guò)第二相(固相或液相)在粉末顆粒界面上的析出來(lái)實(shí)現(xiàn)的。1.1活化燒結(jié)能燒結(jié)和任何物理化學(xué)過(guò)程一樣，當(dāng)被活化而加速時(shí)，活化能必定降低。盡管燒結(jié)過(guò)程十分復(fù)雜，但總是受流動(dòng)、擴(kuò)散、蒸發(fā)凝聚等機(jī)構(gòu)所限制，只要使這些過(guò)程的活化能降低就能加快燒結(jié)反應(yīng)的速度。設(shè)K是燒結(jié)反應(yīng)的速度常數(shù)，它與燒結(jié)過(guò)程活化能Q的關(guān)系為：K=Aexp(-Q/RT)㏑K=㏑A–Q/RT1.1活化燒結(jié)能K=Aexp(-Q/RT)㏑K=㏑A–Q/RT分析：根據(jù)上公式可知，欲加速燒結(jié)反應(yīng)可知三種途徑（1）降低燒結(jié)活化能Q，使exp(-Q/RT)值增大，從而使K值增大，通常

4、所指活化燒結(jié)都是Q降低的過(guò)程；（2）升高燒結(jié)溫度T也能使K值增大，但對(duì)一般的燒結(jié)過(guò)程也都適用，故不算活化燒結(jié)；（3）增大A值在Q和T均不變的情況下，也能使K值增加，從而加速燒結(jié)過(guò)程，A值包含所謂反應(yīng)原子碰撞的“頻率因素”，因而在固相燒結(jié)中，改善燒結(jié)粉末的接觸情況往往能促進(jìn)反應(yīng)，但不涉及活化能的改變，嚴(yán)格來(lái)說(shuō)，也不屬于“活化”，可稱作“強(qiáng)化”。1.2鎢的活化燒結(jié)鎢粉的活化燒結(jié)最重要的應(yīng)用是通過(guò)添加Ni等過(guò)渡族金屬。液相燒結(jié)的機(jī)構(gòu)表明，當(dāng)固相的原子溶解于液相(粘結(jié)相)時(shí)致密化速度增加，燒結(jié)所需時(shí)間縮短，從這個(gè)意義上講，能在燒結(jié)溫度下形成液

5、相的就可用作活化燒結(jié)的添加元素。但是，對(duì)于W—Cu—Ni重合金，當(dāng)Cu與Ni比為1／2．5時(shí)，合金在低于Cu-Ni熔點(diǎn)的溫度1050℃燒結(jié)，燒結(jié)后可以看到鎢顆粒形成明顯的卵形結(jié)構(gòu)，并有明顯的體積收縮。這說(shuō)明，有液相出現(xiàn)并不是產(chǎn)生活化燒結(jié)的唯一條件，在固相燒結(jié)時(shí)，也可通過(guò)添加合金元素促進(jìn)燒結(jié)制品收縮，改善其性能。1.2鎢的活化燒結(jié)添加鎳對(duì)鎢粉壓坯燒結(jié)密度的影響1.2鎢的活化燒結(jié)鎢粉活化燒結(jié)的機(jī)構(gòu)大都認(rèn)為體積擴(kuò)散是主要的。鎳等元素活化燒結(jié)鎢的動(dòng)力學(xué)介于固相燒結(jié)與液相燒結(jié)之間，鎢在過(guò)渡金屬中均有較大的溶解度(10%~20％)，后者在鎢中的溶

6、解可以忽略不計(jì)。鎢在鎳等金屬溶解時(shí)，首先在鎢顆粒表面生成所謂“載體相”，然后鎢原子通過(guò)該相向鎳今不斷擴(kuò)散，這與液相燒結(jié)時(shí)液相成為物質(zhì)遷移的載體有類似的地方，只是固相活化燒結(jié)時(shí)，載體相并不溶化。1.2鎢的活化燒結(jié)擴(kuò)散的結(jié)果使鎢的顆粒不斷靠攏，粉末坯塊發(fā)生體積收縮。鎢與鎳等金屬的互擴(kuò)散系數(shù)不相等，鎢顆粒表面層內(nèi)留下大量的空位缺陷，有助于內(nèi)部物質(zhì)遷移的進(jìn)行。1.3電火花燒結(jié)定義:電火花燒結(jié)可以看作是一種物理活化燒結(jié)，稱作電火花壓力燒結(jié)。這是利用粉末間火花放電所產(chǎn)生的高溫且同時(shí)受外應(yīng)力作用的一種特殊燒結(jié)方法。它具有等離子放電、活化強(qiáng)化、高效率

7、和快速燒結(jié)等特點(diǎn),能夠在較低的燒結(jié)溫度、較小的成形壓力和較短的時(shí)間內(nèi)將粉末原料燒結(jié)成具有高性能的材料或制件。1.3電火花燒結(jié)電火花燒結(jié)機(jī)電火花燒結(jié)原理：通過(guò)一對(duì)電極板和上下模沖向模腔內(nèi)粉末直接通入高頻和中頻交流和直流的疊加電流。壓模由石墨或者其他導(dǎo)電材料制成。加熱粉末靠火花放電產(chǎn)生的熱和通過(guò)粉末與模沖的電流產(chǎn)生的焦耳熱。粉末在高溫下處于塑性狀態(tài)，通過(guò)模沖加壓燒結(jié)并由于高頻電流通過(guò)粉末形成的機(jī)械脈沖波的作用，致密化過(guò)程在極短時(shí)間（1-2s）就可完成。1.3電火花燒結(jié)輕壓作用下粉末(或顆粒)堆積體的間隙中,瞬間合適電壓的加入,各間隙端會(huì)形

8、成不同的電位降落,電位相對(duì)低的一端電子、離子對(duì)粉末顆粒表面的沖擊會(huì)不同程度地?fù)舸┓勰╊w粒表面的氧化膜,產(chǎn)生微放電。這一微放電的形成,會(huì)使電火花燒結(jié)出現(xiàn)一些在常規(guī)燒結(jié)中根本不出現(xiàn)或難以出現(xiàn)的有利于快速燒結(jié)的效應(yīng)。如大大提高