什么是金属烧结工艺？创建致密金属部件的分步指南

金属烧结工艺是一种利用金属粉末制造固体金属部件的方法。它涉及多个阶段，包括粉末制备、压实和在受控环境中加热以将颗粒粘合在一起。该工艺首先将金属粉末与添加剂混合，然后将粉末压制成所需形状。压实后的部件在烧结炉中加热到略低于金属熔点的温度，使颗粒结合并形成固体结构。最终产品是一种致密、低孔隙率、结构完整的金属部件。

要点说明：

粉末制备和混合:
- 粉末成分:该工艺首先要制备金属粉末，其中可能包括原生金属、合金元素和添加剂。这些粉末通常与水、解絮剂和粘合剂混合，形成均匀的泥浆。
- 混合:将金属粉末与合金元素和添加剂混合，以确保混合物的均匀性。这一步骤对于在最终产品中实现所需的材料特性至关重要。
压实:
- 冷压或热压:然后使用高压工具将混合粉末压制成所需形状。这可以在室温下进行（冷压），也可以在高温下进行（热压）。压制过程会形成一种 "生坯"，这是一种松散的粘合结构，可以保持形状，但缺乏强度。
- 机械致密化:压实：在压实过程中，粉末颗粒被压在一起，减少了孔隙率，提高了生坯的密度。这一步骤对于在烧结前形成均匀致密的结构至关重要。
烧结:
- 加热和粘接:将绿色部件放入烧结炉中，将其加热到略低于金属熔点的温度。这一加热过程会使颗粒通过扩散结合在一起，形成固体结构。
- 烧结阶段:
  - 初始阶段:对材料进行加热，在不完全压实的情况下形成马氏体结晶结构。这一阶段包括去除润滑剂和减少氧化物。
  - 中间阶段:颗粒密度增加，颗粒开始合并。可采用瞬态液相烧结（TLPS）或永久液相烧结（LPS）等方法加速这一过程。
  - 最后阶段:材料大部分变成固体，剩余的孔隙由液体和粘合剂添加剂填充。这一阶段可确保最终产品具有低孔隙率和高结构完整性。
冷却和凝固:
- 冷却:烧结：烧结后，以受控方式冷却材料，使结构凝固。这一步骤对于获得理想的机械性能和尺寸稳定性至关重要。
- 凝固:冷却过程可使材料凝固成一个整体，形成具有所需形状和性能的致密、低孔隙率金属部件。
其他注意事项:
- 液相烧结（LPS）:在某些情况下，烧结过程中会引入液相，以增强颗粒的结合力和致密性。这对于难以用固态方法烧结的材料尤其有用。
- 粘合剂添加剂:通常在粉末混合物中添加粘合剂，以提高生坯的强度和操作性能。这些粘合剂通常在烧结过程中通过热分解去除。
- 可控气氛:烧结通常在受控气氛（如真空或惰性气体）中进行，以防止氧化并确保最终产品的质量。

通过这些步骤，金属烧结工艺可将粉末状金属转化为适合各种工业应用的固体高强度部件。该工艺可高度定制，可生产复杂形状和定制材料特性的产品。

汇总表：

阶段	关键细节
粉末制备	将金属粉末与添加剂混合成均匀混合物。
压实	冷压或热压，形成孔隙率降低的 "绿色部件"。
烧结	加热至熔点以下，使颗粒粘合并形成固体结构。
冷却和凝固	控制冷却，以达到所需的机械性能和稳定性。
其他考虑因素	使用液相烧结、粘结剂和可控气氛以保证质量。