根据所用材料、采用的技术和工艺的具体要求,烧结时间会有很大差异。
这种变化受原子流动性、自扩散系数、熔化温度、导热性和液相存在等因素的影响。
现场辅助烧结和选择性激光烧结(金属三维打印)等技术可分别缩短或延长烧结时间。
此外,使用较小的熔炉和特定的加热方法也会影响烧结过程的持续时间。
解释 4 个关键因素
影响烧结时间的材料因素
原子迁移率和自扩散系数: 原子流动性和自扩散系数较高的材料往往烧结速度较快。
这些特性有利于原子的移动和扩散过程,而这对于达到所需的密度和机械特性至关重要。
熔化温度和导热性: 较高的熔点和较好的导热性都会影响烧结时间。
熔点较高的材料通常需要更长的烧结时间,以达到焊接颗粒和促进扩散所需的温度。
液相的存在: 液相的加入可以促进颗粒的移动并加强扩散过程,从而大大加快烧结时间。
但是,如果处理不当,有时会导致密度降低和残留孔隙。
影响烧结时间的技术和方法
现场辅助技术: 这些技术,如火花等离子烧结(SPS),通过提供快速的加热速率和较短的烧结温度保持时间,可大大缩短烧结时间。
例如,火花等离子烧结只需 4 分钟就能达到 1200°C 的温度,而传统熔炉则需要数小时。
选择性激光烧结(SLS): 这种方法通常用于金属的 3D 打印,由于需要精确的局部加热才能将金属颗粒熔合在一起,因此通常速度较慢。
传统烤箱工艺: 传统的炉内烧结通常速度较慢,通常需要几个小时才能达到所需的温度并实现所需的特性。
熔炉特点和加热方法
熔炉的尺寸和效率: 较小的熔炉可以快速加热和冷却,从而加快烧结周期。
一些小型熔炉可在 90 分钟内完成一个烧结周期,非常适合当天铣制和烧结。
加热方法: 选择陶瓷元件还是微波作为加热方法也会影响烧结时间。
陶瓷元件可提供稳定、可控的加热,而微波可提供更快速、更均匀的加热,从而缩短烧结时间。
烧结后工艺
脱胶: 打印后去除载体材料的过程需要大量时间,通常长达 24-36 小时,具体取决于零件的几何形状。
这一步骤对于实现陶瓷部件所需的密度和机械性能至关重要。
烧结以达到全密度: 排胶后,需要对零件进行烧结,以达到全密度。
这一步骤可确保部件具有所需的材料特性,如强度和耐用性。
总之,烧结过程的持续时间受材料特性、烧结技术、熔炉特性和烧结后工艺的综合影响。
了解这些因素以及它们之间的相互作用对于优化烧结工艺以满足特定要求和实现预期结果至关重要。
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