《熱壓燒結(jié)》PPT課件

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1、第七章熱壓燒結(jié)站長素材SC.CHINAZ.COM熱壓燒結(jié)的發(fā)展熱壓燒結(jié)的原理熱壓燒結(jié)工藝熱壓燒結(jié)應(yīng)用實(shí)例1234目錄27.1熱壓燒結(jié)的發(fā)展1826年索波列夫斯基首次利用常溫壓力燒結(jié)的方法得到了白金。而熱壓技術(shù)已經(jīng)有70年的歷史，熱壓是粉末冶金發(fā)展和應(yīng)用較早的一種熱成形技術(shù)。1912年，德國發(fā)表了用熱壓將鎢粉和碳化鎢粉制造致密件的專利。1926～1927年，德國將熱壓技術(shù)用于制造硬質(zhì)合金。從1930年起，熱壓更快地發(fā)展起來，主要應(yīng)用于大型硬質(zhì)合金制品、難熔化合物和現(xiàn)代陶瓷等方面。3熱壓燒結(jié)優(yōu)點(diǎn)：許多陶瓷粉體(或素坯)在燒結(jié)過程中，由于燒結(jié)溫度的提高和燒結(jié)時間的

2、延長，而導(dǎo)致晶粒長大。與陶瓷無壓燒結(jié)相比，熱壓燒結(jié)能降低燒結(jié)溫度和縮短燒結(jié)時間，可獲得細(xì)晶粒的陶瓷材料。4例：熱壓氮化硅材料的抗彎強(qiáng)度和斷裂韌性分別可達(dá)1100MPa和9MPa·m1/2；熱壓氧化位錯增韌陶瓷的抗彎強(qiáng)度和斷裂韌性分別為1500MPa和15MPa·m1/2。此外，一些含有易揮發(fā)組分的陶瓷，如氧化鉛、氧化鋅和某些氮化物，以及用纖維、晶須、片狀晶粒、顆粒彌散強(qiáng)化的陶瓷基復(fù)合材料，用熱壓工藝比用無壓燒結(jié)容易獲得高致密的材料。57.2熱壓燒結(jié)的原理7.2.1熱壓燒結(jié)的概念7.2.2熱壓燒結(jié)的原理7.2.3熱壓燒結(jié)的適用范圍67.2.1熱壓燒結(jié)的概念燒結(jié)

3、是陶瓷生坯在高溫下的致密化過程和現(xiàn)象的總稱。隨著溫度的上升和時間的延長，固體顆粒相互鍵聯(lián)，晶粒長大，空隙(氣孔)和晶界漸趨減少，通過物質(zhì)的傳遞，其總體積收縮，密度增加，最后成為堅(jiān)硬的只有某種顯微結(jié)構(gòu)的多晶燒結(jié)體，這種現(xiàn)象稱為燒結(jié)。燒結(jié)是減少成型體中氣孔，增強(qiáng)顆粒之間結(jié)合，提高機(jī)械強(qiáng)度的工藝過程。7固相燒結(jié)(solidstatesintering)是指松散的粉末或經(jīng)壓制具有一定形狀的粉末壓坯被置于不超過其熔點(diǎn)的設(shè)定溫度中在一定的氣氛保護(hù)下，保溫一段時間的操作過程。所設(shè)定的溫度為燒結(jié)溫度，所用的氣氛稱為燒結(jié)氣氛，所用的保溫時間稱為燒結(jié)時間。8施加外壓力的燒結(jié)，簡

4、稱加壓燒結(jié)(appliedpressure)or(pressure—assistedsintering)不施加外壓力的燒結(jié)，簡稱不加壓燒結(jié)(pressurelesssintering)不加壓燒結(jié)加壓燒結(jié)燒結(jié)過程可以分為兩大類：對松散粉末或粉末壓坯同時施以高溫和外壓，則是所謂的加壓燒結(jié)9熱壓是指在對置于限定形狀的石墨模具中的松散粉末或?qū)Ψ勰号骷訜岬耐瑫r對其施加單袖壓力的燒結(jié)過程。熱壓的優(yōu)點(diǎn)：熱壓時，由于粉料處于熱塑性狀態(tài)，形變阻力小，易于塑性流動和致密化，因此，所需的成型壓力僅為冷壓法的1/10，可以成型大尺寸的A12O3、BeO、BN和TiB2等產(chǎn)品。由于

5、同時加溫、加壓，有助于粉末顆粒的接觸和擴(kuò)散、流動等傳質(zhì)過程，降低燒結(jié)溫度和縮短燒結(jié)時間，因而抑制了晶粒的長大。10熱壓法容易獲得接近理論密度、氣孔率接近于零的燒結(jié)體，容易得到細(xì)晶粒的組織，容易實(shí)現(xiàn)晶體的取向效應(yīng)，容易得到具有良好機(jī)械性能、電學(xué)性能的產(chǎn)品。能生產(chǎn)形狀較復(fù)雜、尺寸較精確的產(chǎn)品。熱壓的優(yōu)點(diǎn)：熱壓法的缺點(diǎn)是生產(chǎn)率低、成本高。117.2.2熱壓燒結(jié)的原理固體粉末燒結(jié)的過程和特點(diǎn)固體粉末燒結(jié)的本征熱力學(xué)驅(qū)動力固相燒結(jié)動力學(xué)熱壓過程的基本規(guī)律1234121固體粉末燒結(jié)的過程和特點(diǎn)在熱力學(xué)上，所謂燒結(jié)是指系統(tǒng)總能量減少的過程。坯體燒結(jié)后在宏觀上的變化是：體積

6、收縮，致密度提高，強(qiáng)度增加因此燒結(jié)程度可以用坯體收縮率、氣孔率或體積密度與理論密度之比等來表征。13一般燒結(jié)過程，總伴隨著氣孔率的降低，顆粒總表面積減少，表面自由能減少及與其相聯(lián)系的晶粒長大等變化，可根據(jù)其變化特點(diǎn)來劃分燒結(jié)階段。燒結(jié)初期燒結(jié)中期燒結(jié)后期14燒結(jié)初期隨著燒結(jié)溫度的提高和時間的延長，開始產(chǎn)生顆粒間的鍵合和重排過程，這時粒子因重排而相互靠攏，大空隙逐漸消失，氣孔的總體積迅速減少，但顆粒間仍以點(diǎn)接觸為主，總表面積并沒減小。粉料在外部壓力作用下，形成一定形狀的、具有一定機(jī)械強(qiáng)度的多孔坯體。燒結(jié)前成型體中顆粒間接觸有的彼此以點(diǎn)接觸，有的則相互分開，保留

7、著較多的空隙，如圖7.1(a)。圖7.1不同燒結(jié)階段晶粒排列過程示意圖15燒結(jié)中期開始有明顯的傳質(zhì)過程。顆粒間由點(diǎn)接觸逐漸擴(kuò)大為面接觸，粒界面積增加，固-氣表面積相應(yīng)減少，但氣孔仍然是聯(lián)通的，此階段晶界移動比較容易。在表面能減少的推動力下，相對密度迅速增大，粉粒重排、晶界滑移引起的局部碎裂或塑性流動傳質(zhì)，物質(zhì)通過不同的擴(kuò)散途徑向顆粒間的頸部和氣孔部位填空，使頸部漸漸長大，并逐步減少氣孔所占的體積，細(xì)小的顆粒之間開始逐漸形成晶界，并不斷擴(kuò)大晶界的面積，使坯體變得致密化，如圖7.1(b)(c)。16隨著傳質(zhì)的繼續(xù)，粒界進(jìn)一步發(fā)育擴(kuò)大，氣孔則逐漸縮小和變形，最終轉(zhuǎn)

8、變成孤立的閉氣孔。與此同時顆粒粒界開始移動，粒子長大