粉末烧结法主要用于金属、陶瓷和难熔金属金属间化合物粉末的致密化。
这些方法可形成具有所需物理和机械性能的固体结构。
这一过程涉及多个阶段,包括粉末制造、混合、成型、烧结和后处理。
烧结方法主要有两种:无压烧结和加压烧结。
1.无压烧结
这种方法是将压制好的粉末混合物加热到低于其熔点的温度。
它允许原子扩散穿过颗粒边界,从而将颗粒熔成固体。
这种工艺通常用于熔点较高的材料,如氧化铝、碳化硼和钨。
对于这些材料来说,达到熔点是不切实际或没有必要的。
2.加压烧结
这包括在烧结过程中施加外部压力。
它能提高最终产品的致密性和机械性能。
加压烧结主要有三种方法:
2.1 热等静压(HIP)
这种方法使用高温结合等静压气体压力来实现烧结材料的高密度和均匀性。
2.2 热压(HP)
这种方法同时使用热量和单轴压力来固结粉末。
这样可以快速致密并缩短烧结时间。
2.3 气压烧结(GPS)
这种技术是在惰性气体环境下高压烧结。
它有助于防止晶粒长大,提高烧结部件的机械性能。
3.烧结过程的各个阶段
烧结过程本身可分为三个阶段:
3.1 烧结粉末的组成
初始阶段包括选择和混合适当的金属粉末,以达到最终产品所需的性能。
3.2 金属粉末的压制
然后使用压制或注塑等方法将混合粉末压制成所需形状。
3.3 加热烧结材料
在可控气氛(惰性气氛、还原气氛或氧化气氛)中将压制好的材料加热到较高温度,以促进颗粒之间的原子扩散和结合。
4.烧结方法和条件的影响
烧结方法和条件的选择会对烧结产品的最终特性产生重大影响。
这些特性包括孔隙率、密度、强度和硬度。
烧结温度、时间和所用粉末的特性等因素是决定烧结材料质量和性能的关键。
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