粉末冶金 烧结
粉末冶金烧结工艺
粉末冶金中的烧结烧结是粉末冶金过程中最重要的工序。
在烧结过程中，由于温度的变化粉末坯块颗粒之间发生粘结等物理化学变化，从而增加了烧结制品的电阻率、强度、硬度和密度，减小了孔隙度并使晶粒结构致密化。
一.定义将粉末或粉末压坯经过加热而得到强化和致密化制品的方法和技术。
二.烧结分类根据致密化机理或烧结工艺条件的不同，烧结可分为液相烧结、固相烧结、活化烧结、反应烧结、瞬时液相烧结、超固相烧结、松装烧结、电阻烧结、电火花烧结、微波烧结和熔浸等。
1.固相烧结：按其组元的多少可分为单元系固相烧结和多元系固相烧结两类。
单元系固相烧结纯金属、固定成分的化合物或均匀固溶体的松装粉末或压坯在熔点以下温度(一般为绝对熔点温度的2/3一4/5)进行的粉末烧结。
单元系固相烧结过程大致分3个阶段:(1)低温阶段(T烧毛0.25T熔)。
主要发生金属的回复、吸附气体和水分的挥发、压坯内成形剂的分解和排除。
由于回复时消除了压制时的弹性应力，粉末颗粒间接触面积反而相对减少，加上挥发物的排除，烧结体收缩不明显，甚至略有膨胀。
此阶段内烧结体密度基本保持不变。
(2)中温阶段(T烧(0.4~。
.55T动。
开始发生再结晶、粉末颗粒表面氧化物被完全还原，颗粒接触界面形成烧结颈，烧结体强度明显提高，而密度增加较慢。
(3)高温阶段(T烧二0.5一。
.85T熔)。
这是单元系固相烧结的主要阶段。
扩散和流动充分进行并接近完成，烧结体内的大量闭孔逐渐缩小，孔隙数量减少，烧结体密度明显增加。
保温一定时间后，所有性能均达到稳定不变。
（2）多元固相烧结：组成多元系固相烧结两种组元以上的粉末体系在其中低熔组元的熔点以下温度进行的粉末烧结。
多元系固相烧结除发生单元系固相烧结所发生的现象外，还由于组元之间的相互影响和作用，发生一些其他现象。
对于组元不相互固溶的多元系，其烧结行为主要由混合粉末中含量较多的粉末所决定。
如铜一石墨混合粉末的烧结主要是铜粉之间的烧结，石墨粉阻碍铜粉间的接触而影响收缩，对烧结体的强度、韧性等都有一定影响。
粉末烧结原理
粉末烧结原理粉末冶金是一种重要的金属材料制备技术，而粉末烧结则是粉末冶金中的一项关键工艺。
粉末烧结是指将金属或非金属粉末在一定的温度、压力和时间条件下进行加热压制，使粉末颗粒之间发生冶金结合，从而形成致密的块状材料的工艺过程。
下面将详细介绍粉末烧结的原理。
首先，粉末烧结原理的第一步是粉末的预处理。
通常情况下，粉末材料需要经过混合、干燥和成型等工艺步骤，以确保粉末颗粒的均匀性和成型性。
在混合过程中，不同种类的粉末可以被混合在一起，以获得特定性能的材料。
然后，干燥工艺可以去除粉末中的水分，有利于后续的成型工艺。
最后，成型工艺将粉末压制成特定形状的坯料，为后续的烧结工艺做好准备。
其次，粉末烧结的第二步是烧结过程。
在烧结过程中，粉末坯料被置于高温环境中，通常伴随着一定的压力。
在高温下，粉末颗粒之间会发生扩散和结合的过程，从而形成致密的晶粒结构。
在烧结过程中，温度、压力和时间是三个重要的参数，它们将直接影响到烧结后材料的密度、晶粒大小和性能。
最后，粉末烧结的第三步是后处理工艺。
烧结后的材料通常需要进行热处理、表面处理和精加工等工艺步骤，以进一步提高材料的性能和精度。
热处理可以消除烧结过程中产生的残余应力和缺陷，提高材料的强度和韧性。
表面处理可以改善材料的耐腐蚀性能和外观质量。
精加工则可以使材料达到特定的尺寸和形状要求。
总之，粉末烧结是一种重要的材料制备工艺，它通过预处理、烧结和后处理三个步骤，将粉末材料转化为致密的块状材料。
粉末烧结工艺可以制备出具有特定性能和形状的材料，广泛应用于汽车、航空航天、电子、医疗器械等领域。
通过对粉末烧结原理的深入了解，可以更好地掌握这一重要工艺，为材料制备和应用提供技术支持。
为什么高温烧结是粉末冶金的关键步骤？
为什么高温烧结是粉末冶金的关键步骤？一、高温烧结是粉末冶金的基本过程之一高温烧结在粉末冶金中扮演着至关重要的角色。
粉末冶金是利用金属或非金属粉末经过成型与烧结等工艺制得工件的一种工艺方法。
而高温烧结是这一过程中的核心环节之一，它通过高温和压力作用下，使得粉末颗粒间发生结合，从而实现零件的成型和性能的提升。
二、高温烧结有利于提高材料的致密性和机械性能高温烧结过程中，粉末颗粒在高温下经过热塑性变形，颗粒间的结合点逐渐增多，从而形成致密的结构。
通过这种高温烧结，粉末冶金材料的孔隙率可以得到有效的减小，同时材料的密度也会得到相应的提高。
致密的结构不仅有利于提高材料的强度和硬度，还可以提高其耐腐蚀和耐磨性能，从而增加零件的使用寿命。
三、高温烧结有利于改善材料的组织和相结构高温烧结过程中，粉末颗粒会发生晶粒长大、晶界迁移和晶界再稳定等过程，从而使材料的晶粒尺寸得到增大。
晶粒长大可以改变材料的力学性能和电磁性能等特性，比如提高材料的韧性和导电性能。
同时，烧结过程中还会发生相变现象，从而改变材料的相组成和相比例。
相变可以使材料的性能得到进一步的优化，比如提高材料的热稳定性和化学稳定性。
四、高温烧结有利于提高材料的物理和化学性能高温烧结过程中，粉末颗粒在高温下发生熔融和扩散等过程，从而使材料的物理和化学性能发生改变。
熔融和扩散可以使材料中的杂质得到排除，提高材料的纯度和均匀性。
同时，熔融还可以改变材料的晶结构和晶格缺陷，从而影响其热导率和磁性等物理性能。
此外，高温烧结还有助于改善材料的化学反应性和催化性能，促进材料在化学工程和催化工艺中的应用。
综上所述，高温烧结是粉末冶金的关键步骤之一。
通过高温烧结，可以提高材料的致密性和机械性能，改善材料的组织和相结构，以及提高材料的物理和化学性能。
因此，在粉末冶金制备材料时，必须充分重视高温烧结的过程控制和优化，以提高材料的质量和性能，满足工程应用的需求。
粉末冶金的烧结技术
粉末冶金的烧结技术粉末冶金是一种通过将金属或非金属粉末在一定条件下，加工成具有一定形状和尺寸的零部件的方法。
烧结技术是粉末冶金中的关键步骤之一，它将粉末颗粒通过加热并施加压力使其质点之间结合得更加牢固，形成一体化的零部件。
本文将对粉末冶金的烧结技术进行深入探讨。
一、烧结技术的基本原理和过程烧结技术是将粉末颗粒通过加热至其熔点以下，但高于材料的再结晶温度，同时施加压力，使粉末颗粒发生结合，形成一体化的零部件。
其基本原理是利用了粉末颗粒与粉末颗粒之间的扩散作用和表面张力降低效应。
烧结过程中，颗粒间的间隙先得到迅速消除，然后颗粒之间产生再结晶，通过扩散使粒间结合更为牢固。
整个烧结过程可以分为初期活化期、再结晶期和液相期三个阶段。
初期活化期是指在烧结过程开始的阶段，颗粒发生活化并形成结合，此时烧结坯体变得更为致密。
再结晶期是指烧结坯体中增强再结晶的发生。
液相期是指在达到受结合的颗粒之间的最小距离后，材料产生液相，并通过液相扩散加快了颗粒间的结合。
在这个过程中，烧结坯体结构的致密度和强度会显著提高。
二、烧结技术的主要参数在进行粉末冶金的烧结过程中，有许多参数需要注意和控制，如温度、压力、时间和气氛等。
这些参数会对烧结过程和烧结产品的质量产生重要影响。
1. 温度：温度是烧结过程的关键参数之一。
合适的温度能够使粉末颗粒迅速熔结，并形成均匀的结构。
过高或过低的温度都会影响烧结效果和质量。
2. 压力：在烧结过程中，施加的压力可以使粉末颗粒更加紧密地结合在一起。
增加压力可以提高烧结物品的致密度和强度。
3. 时间：烧结时间是烧结过程中的一个重要参数。
适当的烧结时间可以使粉末颗粒充分结合并形成致密的结构。
时间过长或过短都会影响产品的质量。
4. 气氛：烧结过程中的气氛对烧结质量和产品性能有很大影响。
不同的气氛可以对不同材料产生不同的效果。
常用的烧结气氛有氢气、氮气、氧气和真空等。
三、烧结技术的应用和优点烧结技术在现代工业中有着广泛的应用，尤其是在金属材料和陶瓷材料的制备过程中。
粉末烧结原理
粉末烧结原理粉末冶金是一种利用粉末作为原料，通过成型和烧结工艺制备金属、陶瓷和复合材料的工艺方法。
其中，粉末烧结是粉末冶金中最为重要的一环，它通过高温烧结使粉末颗粒互相结合，形成致密的块体材料。
本文将介绍粉末烧结的原理及其在工业生产中的应用。
首先，粉末烧结的原理是基于固相烧结的物理化学过程。
在烧结过程中，粉末颗粒之间发生扩散、溶解、再结晶等过程，最终形成致密的块体材料。
这一过程主要受温度、压力、时间等因素的影响。
在高温下，粉末颗粒表面发生扩散，原子间的结合能降低，颗粒之间出现结合，形成颗粒间的颈部，最终形成致密的结构。
其次，粉末烧结的原理还与粉末颗粒的形状、大小和分布有关。
通常情况下，形状不规则、尺寸均匀的粉末颗粒更有利于烧结过程中的颗粒间结合。
此外，粉末颗粒的分布均匀性也对烧结效果有着重要影响。
分布不均匀会导致烧结过程中局部温度过高或过低，影响颗粒间的结合质量。
再者，粉末烧结的原理还与烧结助剂的选择和添加有关。
烧结助剂可以改善粉末颗粒间的结合情况，促进烧结过程中的颗粒间扩散和溶解。
常用的烧结助剂有氧化铝、氧化锆等，它们能够形成液相，填充颗粒间的空隙，促进颗粒间的结合。
最后，粉末烧结在工业生产中有着广泛的应用。
在制备金属材料方面，粉末烧结可以制备具有特殊功能的工程材料，如高温合金、硬质合金等。
在制备陶瓷材料方面，粉末烧结可以制备高性能的陶瓷材料，如氧化铝、氮化硅等。
此外，粉末烧结还可以制备具有复合功能的粉末冶金材料，如金属陶瓷复合材料、金属基复合材料等。
总之，粉末烧结作为粉末冶金中的重要工艺环节，其原理是基于固相烧结的物理化学过程，受到温度、压力、时间等因素的影响。
在工业生产中，粉末烧结已经得到了广泛的应用，为制备高性能的材料提供了重要的技术手段。
粉末冶金烧结方法
粉末冶金烧结方法嘿，朋友们！今天咱就来好好聊聊粉末冶金烧结方法。
你说这粉末冶金啊，就像是一场奇妙的魔法秀。
把那些细细小小的粉末们聚集在一起，通过烧结这个神奇的过程，让它们变成坚固又好用的东西。
烧结呢，其实就好比是让这些粉末小伙伴们开一场盛大的聚会。
它们在高温的环境下，彼此拥抱、融合，慢慢变得亲密无间，最后形成一个整体。
常见的烧结方法有好几种呢。
比如说固相烧结，这就像是一群小伙伴手拉手，紧紧地靠在一起，不需要太多其他的东西来帮忙，它们自己就能变得很牢固。
还有液相烧结，这就有点像在聚会里加了一些特殊的“胶水”，让粉末们能更好地结合在一起，形成更结实的物件。
那烧结过程中温度可重要啦！就像做饭时火候的把握一样，温度太高或者太低可都不行哦。
温度太低，粉末们就没办法好好地融合；温度太高呢，又可能会把它们给“烤坏”了。
而且啊，时间也是个关键因素呢。
太短了，粉末们还没来得及好好交流感情；太长了，又可能会出现一些意想不到的问题。
这粉末冶金烧结方法，可不只是在工业上有大用处哦。
你想想看，我们生活中的好多东西可能都离不开它呢。
说不定你现在手里拿着的某个小物件，就是通过这种神奇的方法制造出来的呢！那这粉末冶金烧结方法难不难呢？其实啊，就和学骑自行车差不多。
一开始可能会觉得有点难，不知道怎么掌握平衡，怎么踩踏板。
但只要你多练习，慢慢就会找到感觉，变得熟练起来。
咱再回过头来想想，这粉末从小小的一粒粒，变成有用的物件，这过程多神奇呀！就好像是丑小鸭变成白天鹅一样。
所以说呀，这粉末冶金烧结方法可真是个了不起的技术呢！它让那些看似不起眼的粉末，发挥出了大大的作用，为我们的生活带来了好多便利。
是不是很厉害呢？大家可别小瞧了它哟！。
粉末冶金烧结原理
粉末冶金烧结原理
粉末冶金烧结是一种常用的制备金属和陶瓷材料的工艺。
其原理基于粉末颗粒在高温下通过表面扩散和颗粒间的相互作用力而实现的固相结合。
首先，通过研磨和混合的方式将所需的金属或陶瓷粉末混合均匀。
混合的目的是使不同粉末颗粒在烧结过程中能够更好地接触和相互结合。
接下来，将混合后的粉末填充到模具中，并施加一定的压力。
压力的作用是使粉末颗粒之间产生一定的接触力，这样可以促进烧结过程中的颗粒扩散。
然后，将填充好的模具放入烧结炉中，进行高温处理。
在高温下，粉末颗粒表面会发生表面扩散，即颗粒表面的原子或离子会向颗粒内部扩散。
同时，由于高温下颗粒间的相互作用力增强，颗粒之间产生局部的结合。
经过一段时间的高温处理，粉末颗粒表面扩散和颗粒间的结合逐渐扩展到整个颗粒，形成了一个密实的整体。
这个过程称为固相烧结，通过这种方式，粉末的体积会明显减小。
最后，将烧结后的样品冷却并取出，进行进一步的加工和处理。
根据需要，可以对烧结样品进行后续的热处理、机加工等工艺步骤。
总之，粉末冶金烧结是一种通过高温和压力作用下，将粉末颗
粒固相结合的制备材料的方法。
通过控制烧结过程中的温度、压力和时间等参数，可以获得具有预期性能的金属和陶瓷材料。
粉末冶金材料的烧结
粉末冶金材料的烧结在粉末冶金生产过程中，为了将成型工艺制得的压坯或者松装粉末体制成有一定强度、一定密度的产品，需要在适当的条件下进行热处理，最常用的工艺是烧结。
烧结是把粉末或粉末压坯后，在适当的温度和气氛条件下加热的过程，从而使粉末颗粒相互黏结起来，改善其性能。
烧结的结果是颗粒间发生黏结，烧结体强度增加，而且多数情况下，其密度也提高。
在烧结过程中，发生一系列的物理和化学变化，粉末颗粒的聚集体变为晶粒的聚集体，从而获得具有所需物理、力学性能的制品或材料。
在粉末冶金生产过程中，烧结是最基本的工序之一。
从根本上说，粉末冶金生产过程一般是由粉末成型和粉末毛坯热处理这两道基本工序组成的。
虽然在某些特殊情况下（如粉末松装烧结）缺少成型工序，但是烧结工序或相当于烧结的高温工序（如热压或热锻）是不可缺少的。
另外，烧结工艺参数对产品性能起着决定性的作用，由烧结工艺产生的废品是无法通过其他的工序来挽救的。
影响烧结的两个重要因素是烧结时间和烧结气氛。
这两个因素都不同程度地影响着烧结工序的经济性，从而对整个产品成本产生影响。
因此，优化烧结工艺，改进烧结设备，减少工序的物质和能量消耗，如降低烧结温度、缩短烧结时间，对产品生产的经济性具有重大意义。
一、烧结过程的基本类型用粉末烧结的方法可以制得各种纯金属、合金、化合物以及复合材料。
烧结体按粉末原料的组成可分为由纯金属、化合物或固溶体组成的单相系，由金属，金属、金属－非金属、金属化合物组成的多相系。
为了反映烧结的主要过程和烧结机构的特点，通常按烧结过程有无明显液相出现和烧结系统的组成对烧结进行分类，如固相烧结和液相烧结，单元系烧结和多元系烧结等。
二、固相烧结粉末固相烧结是指整个烧结过程中，粉末压坯的各个组元都不发生熔化，即无液相出现和形成的烧结过程。
按其组元的多少，可分为单元系固相烧结和多元系固相烧结两类。
1.单元系固相烧结单元系固相烧结，即单一粉末成分的烧结。
例如各种纯金属的烧结、预合金化粉末的烧结、固定成分的化合物粉末的烧结等，均为单元系固相烧结。
粉末冶金的工艺流程-粉末的烧结
粉末的烧结定义烧结：压坯置于基体金属熔点以下温度（约0.7~0.8T，单位K）加热保温，粉末颗粒之间产生原子扩散、固溶、化合和熔接，致使压坯收缩并强化，这一过程称为烧结。
烧结对粉末冶金材料和制品的性能有着决定性的影响。
烧结的结果是粉末颗粒之间发生粘接，烧结体的强度增加，密度提高。
在烧结过程中，压坯要经过一系列的物理化学变化。
开始是水分或有机物的蒸发或挥发，吸附气体的排除，应力的消除，粉末颗粒表面氧化物的还原；继之是原子间发生扩散，粘性流动和塑性流动，颗粒间的接触面增大，发生再结晶和晶粒长大等。
出现液相时，还可能有固相的溶解和重结晶。
这些过程彼此之间并无明显的界限，而是穿插进行，互相重叠，互相影响。
加之一些其它烧结条件，使整个烧结过程变得很复杂。
用粉末烧结的方法可以制得各种纯金属、合金、化合物以及复合材料。
在烧结过程中，固体颗粒表面能的减小是烧结的“推动力”，也即热力学条件。
烧结是一个自发的不可逆过程。
粉末烧结用填料(packing material for powder sintering)粉末烧结时在烧舟内充填于产品间的，起均热、保护作用和防止成分挥发的粉状或粒状材料。
将粉末压坯埋入惰性粉末或者装入密封盒内进行烧结是一种极简单的烧结技术，从生产粉末冶金零件的早期起，它就得到了广泛的应用。
采用装有填料的密封盒，则在烧结时可以不必使用还原气氛。
含于填料内的空气中的氧，在烧结开始阶段会与压坯表面起反应，如果填料中含有还原剂，则不足以引起严重的氧化。
适合于用作填料材料的有Al2O3粉、ZrO2粉以及石墨粉、炭黑、木炭粉、铸铁屑等以及它们的混合物。
对铁粉压坯的烧结，为了防止脱碳，填料中含有少量的碳是必不可少的。
在有色金属粉末冶金中，黄铜压坯的烧结总与一定程度的锌的挥发联系在一起，如果黄铜压坯放入密封盒内进行烧结，则盒内气氛很快充满锌的蒸气而可防止合金的进一步脱锌。
在氢气中烧结硬质合金时，为减少和防止硬质合金压坯脱碳而使合金性能下降，通常使用Al2O3粉并在其中加入少量炭黑作填料等等。
粉末冶金的烧结技术
粉末冶金的烧结技术粉末冶金是一种重要的金属材料加工技术，其烧结技术是其中的关键环节之一。
烧结是指将金属粉末在高温和压力下进行加工，使其粒子间发生结合，形成致密坚固的材料。
烧结技术主要包括前期制备、烧结过程和后期处理三个阶段。
前期制备主要是选用合适的原料并进行预处理；烧结过程是指将粉末加热至一定温度下，使其颗粒形成熔连和扩散，从而实现颗粒间的结合；后期处理则是通过热处理和机械加工等方式对烧结材料进行改性和加工。
在烧结过程中，主要涉及到的问题包括热传导、粒子熔融和扩散等。
热传导是指热能在颗粒间的传递，它直接影响到烧结过程中的温度分布和物理性质的演化。
热传导主要受到粉末细度、烧结温度和热处理时间等因素的影响。
粒子熔融是指粉末颗粒在高温下发生熔化并与周围颗粒结合。
熔融过程中，粒子表面的氧化物会被还原，同时金属原子也会扩散到颗粒间，从而实现结合。
扩散是指金属原子在颗粒间的迁移和交换，它是烧结过程中颗粒结合的重要机制。
在烧结技术中，常用的烧结方法包括热压烧结、等静压烧结和电子束烧结等。
热压烧结是指将粉末加热至高温后进行压实，它可以在较短时间内获得高致密度的烧结材料。
等静压烧结是指在恒定温度下进行压实，它可以获得均匀的压力分布和高度致密的材料。
电子束烧结则是利用电子束的热效应进行烧结，它具有快速和局部加热的优势。
烧结技术在粉末冶金中具有广泛的应用。
一方面，它可以制备各种金属材料和合金，包括高温合金、硬质合金、不锈钢、铜陶瓷等。
另一方面，它还可以制备复杂形状和微细结构的材料，如蜂窝结构、多孔材料和纳米颗粒等。
此外，烧结技术还可以用于制备金属陶瓷复合材料、金属纤维和金刚石等高性能材料。
总之，粉末冶金的烧结技术是一项重要的金属材料加工技术，它通过热传导、粒子熔融和扩散等机制实现了金属粉末的结合，从而获得高致密度和高强度的材料。
烧结技术在金属材料研究和工业生产中具有广泛的应用前景，将为人们提供更多种类和性能的金属材料。
2024年粉末冶金的烧结技术(三篇)
2024年粉末冶金的烧结技术⑴按原料组成不同分类。
可以将烧结分为单元系烧结、多元系固相烧结及多元系液相烧结。
单元系烧结是纯金属（如难熔金属和纯铁软磁材料）或化合物(Al2O3、B4C、BeO、MoSi2等)熔点以下的温度进行固相烧结。
多元系固相烧结是由两种或两种以上的组元构成的烧结体系，在其中低熔成分的熔点温度以下进行的固相烧结。
粉末烧结合金多属于这一类。
如Cu-Ni、Fe-Ni、Cu-Au、W-Mo、Ag-Au、Fe-Cu、W-Ni、Fe-C、Cu-C、Cu-W、Ag-W等。
多元系液相烧结以超过系统中低熔成分熔点的温度进行的烧结。
如W-Cu-Ni、W-Cu、WC-Co、TiC-Ni、Fe-Cu(Cu10%、Fe-Ni-Al、Cu-Pb、Cu-Sn、Fe-Cu(Cu10%)等⑵按进料方式不同分类。
分为为连续烧结和间歇烧结。
连续烧结烧结炉具有脱蜡、预烧、烧结、制冷各功能区段，烧结时烧结材料连续地或平稳、分段地完成各阶段的烧结。
连续烧结生产效率高，适用于大批量生产。
常用的进料方式有推杆式、辊道式和网带传送式等。
间歇烧结零件置于炉内静止不动，通过控温设备，对烧结炉进行需要的预热、加热及冷却循环操作，完成烧结材料的烧结过程。
间歇烧结可依据炉内烧结材料的性能确定合适的烧结制度，但生产效率低，适用于单件、小批量生产，常用的烧结炉有钟罩式炉、箱式炉等。
除上述分类方法外。
按烧结温度下是否有液相分为固相烧结和液相烧结；按烧结温度分为中温烧结和高温烧结（1100～1700℃），按烧结气氛的不同分为空气烧结，氢气保护烧结（如钼丝炉、不锈钢管和氢气炉等）和真空烧结。
另外还有超高压烧结、活化热压烧结等新的烧结技术。
2.影响粉末制品烧结质量的因素影响烧结体性能的因素很多，主要是粉末体的性状、成形条件和烧结的条件。
烧结条件的因素包括加热速度、烧结温度和时间、冷却速度、烧结气氛及烧结加压状况等。
⑴烧结温度和时间烧结温度的高低和时间的长短影响到烧结体的孔隙率、致密度、强度和硬度等。
粉末冶金原理第四部分 粉末烧结技术
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Part 2： 粉末烧结
对于具体的粉末烧结体系，能量平衡， 则:
• • • • K=COS(θ /2)=γ gb/2γ s E=6γ sρ Vb[K+A(1-K)]/G ρ 为烧结进行过程中的密度 对Vb微分，得致密化压力 Pd=6γ s(1-ρ )ρ 2(1-K)/[G(1-ρ o)2] ρ o为坯块的起始密度
一、作用在烧结颈上的原动力(driving force for neck growth) 二 、 烧 结 扩 散 驱 动 力 (driving force atom diffusion) 三、蒸发-凝聚物质迁移动力—蒸汽压差 四、烧结收缩应力（补）-宏观烧结应力
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Part 2： 粉末烧结
一、作用在烧结颈上的拉应力
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Part 2： 粉末烧结
• 考虑在烧结颈部与附近区域（线度 为 ρ ）空位浓度的差异 空 位 浓 度 梯 度 ▽ Cv= Cvoγ Ω / （kTρ 2） • 可以发现 • ↑γ （活化） • ↓ρ （细粉） • 均有利于提高浓度梯度
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Part 2： 粉末烧结
三、蒸发-凝聚气相迁移动力—蒸汽压差 (driving force for mass transportation by evaporation-condensation)
Part 2： 粉末烧结
含 义
2 低于主要组分熔点的温度
* 固相烧结—烧结温度低于所有组分的熔点 * 液相烧结—烧结温度低于主要组分的熔点 但高于次要组分的熔点 WC-Co合金， W-Cu-Ni合金
Part 2： 粉末烧结
含 义
3 烧结的目的
依靠热激活作用，原子发生迁移，粉末 颗粒形成冶金结合 Mechanical interlocking or physical bonging →Metallurgical bonding ↑烧结体的强度
粉末冶金 烧结
烧结一、烧结过程热力学1烧结的热力学1）金属粉末具有较大的表面积，表面能较高，粉末表面原子都力图成为内部原子，使其本身处于低能位置。
因此，粉末粒度越细，表面越不规则，表面能越大，所贮存的能量越高，烧结也易于进行。
2）晶格畸变和处于活性状态的原子，在烧结过程中也要释放一定的能量，力图恢复其正常位置。
3）ΔA = ΔU - TΔS，ΔU为粉末说具有的全部过剩能量，ΔA为其自发进行烧结的能量，T为绝对温度，ΔS为粉末状态和烧结状态的熵差，一般来说，ΔA总是小于ΔU，但是一般认为这种能量使发生烧结的原动力。
2烧结的基本过程等温烧结大致可分为三个界限不十分明显的阶段图1 烧结过程示意图1）开始阶段（粘结阶段，烧结颈形成）颗粒间的原始接触点或接触面转变成晶粒结合，即通过形核，长大等原子迁移过程形成烧结颈。
在这一阶段，颗粒内的晶粒不发生变化，颗粒外形也基本未变。
但是烧结体的强度和导电性却由于颗粒结合面的增大而有明显增加。
这阶段主要发生金属的回复，吸附气体和水分的挥发，压坯内成形剂的分解和排除。
2）中间阶段—烧结颈长大原子向颗粒粘结面的大量迁移使烧结颈扩大，颗粒间距离缩小，形成连续的孔隙网络。
同时，由于晶粒长大，晶界越过孔隙移动，被晶界扫过的地方，孔隙大量消失。
烧结颈的长大使两个颗粒合并成一个颗粒，颗粒界面成为晶界面，继续烧结，晶界迁移，在原先颗粒接触面的晶界消失，形成晶粒的组织结构。
密度和强度增高使这个阶段的主要特征。
这一阶段中，开始出现再结晶，同时颗粒的表面氧化物可能被完全还原。
3）最终阶段—闭孔隙球化和缩小阶段。
此时，多数孔隙被完全分离，闭孔隙数量大为增加，孔隙形状趋于球形而且不断缩小。
这个阶段中，整个烧结体仍可缓慢收缩，但这是靠小孔的消失和孔隙数量的减少来实现的。
但是仍有少量残留的隔离小孔不能被消除。
3烧结原动力1）根据库钦斯基的简化烧结模型，作用于烧结颈的应力为：烧结颈的曲率半径表面张力，::,ργργσ-= 孔隙网形成后对烧结起推动作用的有效力：ργ-=v s P P 当P v 增大到超过表面张应力时，隔离孔隙就停止收缩，所以再烧结最终阶段，烧结体内总会残留少部分的闭孔隙。
粉末冶金烧结时间
粉末冶金烧结时间
粉末冶金是一种通过粉末压制、烧结、加工等方法制造复杂形状、高精度、高性能金属件的技术。
在粉末冶金中，烧结是一个至关重要
的生产工序。
烧结是将金属粉末在高温高压环境下加热，使其部分熔
化或固态扩散，并在晶界处形成结合，从而实现金属粉末颗粒的互相
连接，最终形成高密度的金属坯体。
在进行粉末冶金烧结工艺的时候，烧结时间是一个非常重要的参数，它直接关系到烧结效果的好坏。
当烧结时间较短时，粉末烧结不
充分，金属结晶粗大，致使制品的力学性能变差，外观品质也难以达
到要求。
如果烧结时间过长，则会使粉末过度烧结，导致材料性能退化、变形、氧化等问题，从而影响制品质量甚至使制品弃用。
烧结时间的长短取决于许多因素，例如加热速率、热处理温度、
材料成分等。
一般来说，粉末冶金烧结时间在30分钟到120分钟之间
比较合适。
在实际生产中，应根据所使用的金属粉末以及工艺要求等
因素来确定烧结时间，以保证所制作的金属件能够满足客户的各种需求。
总之，烧结时间是粉末冶金工艺中重要的参数之一，它对制品的
性能、外观等方面都有着直接的影响。
为了制作出高质量的金属制品，我们需要根据材料的性质和工艺要求来科学合理地确定烧结时间，以
求达到最佳的加工效果。
粉末冶金烧结后的硬度
粉末冶金烧结后的硬度
摘要：
1.粉末冶金烧结的基本概念
2.烧结后硬度的变化
3.影响烧结后硬度的因素
4.提高烧结件硬度的方法
正文：
粉末冶金烧结是一种将金属粉末通过高温烧结使其形成致密金属的方法。
在这个过程中，粉末颗粒间的结合力得到加强，从而使得烧结件具有较高的强度和硬度。
烧结后硬度的变化是粉末冶金烧结过程中的一个重要特征。
一般来说，随着烧结温度的升高和烧结时间的延长，烧结件的硬度也会相应地增加。
这是因为在高温下，金属粉末中的原子活动加剧，原子间的结合力增强，使得烧结件更加致密。
同时，在烧结过程中，一些合金元素会发生固溶强化作用，进一步增加烧结件的硬度。
然而，烧结后硬度的变化并非只受烧结温度和时间的影响。
烧结压力、烧结气氛、粉末的性质和成分等因素都会对烧结件的硬度产生影响。
例如，在相同的烧结条件下，具有较高晶格能的金属粉末烧结后硬度更高。
此外，烧结气氛中的氧化物和其他杂质也会影响烧结件的硬度。
为了提高烧结件的硬度，可以采取以下几种方法：
1.选择合适的粉末材料和成分，以提高其烧结后的硬度；
2.优化烧结工艺参数，如烧结温度、时间和压力等；
3.控制烧结过程中的气氛，避免氧化和其他污染；
4.对烧结件进行后续热处理，如淬火、回火等，以进一步提高硬度。
粉末冶金原理-烧结
粉末冶金原理-烧结烧结是粉末冶金中一种常用的加工方法，它通过高温和压力的作用，将金属粉末粒子相互结合成致密的块状体，从而获取所需的材料性能和形状。
本文将介绍烧结的原理、方法以及应用。
1. 烧结原理粉末冶金烧结的原理基于固相扩散和短程扩散的作用。
在烧结过程中，金属粉末颗粒之间的接触面发生原子间的扩散，使得粒子之间形成更强的结合力，从而实现粉末的聚结。
烧结过程中，首先是金属粉末颗粒之间的接触，原子开始扩散。
随着温度的升高，扩散速率也随之增加。
当粉末颗粒之间的接触点扩散到一定程度后，开始形成颗粒之间的原子键合。
键合的形成使得颗粒间的结合力增强，同时形成新的晶体结构或弥散态结构。
2. 烧结方法2.1 传统烧结传统烧结是指采用外加热源和压力来实现烧结过程。
该方法通常包括以下几个步骤：1.装料：将金属粉末和所需添加剂按照一定比例混合，并形成一定的装料形状，如坯料或颗粒。
2.预压：将装料放入模具中，并施加一定的压力，使装料初步固结成形。
3.高温烧结：将装料放入烧结炉中，在一定的温度下暴露一段时间，使装料中的金属粉末颗粒扩散、晶粒长大并结合。
4.冷却：烧结完成后，将烧结块从炉中取出，经过冷却以稳定材料结构。
5.表面处理：根据需求，对烧结块进行加工、修整和处理，以得到最终所需的形状和表面特性。
2.2 反应烧结反应烧结是指在烧结过程中引入化学反应，利用固相反应进行金属粉末的结合。
相较于传统烧结，反应烧结可以实现更高的烧结温度，加快晶粒生长和结合的速度。
反应烧结的具体步骤包括：1.装料：将金属粉末和反应剂按照一定比例混合，并形成装料。
2.高温烧结：将装料放入烧结炉中，在一定的温度下暴露一段时间。
在高温下，反应剂与金属粉末发生固相反应，生成新的物质并结合金属粉末颗粒。
3.冷却：烧结完成后，将烧结块从炉中取出，经过冷却以稳定材料结构。
4.表面处理：根据需求，对烧结块进行加工、修整和处理，以得到最终所需的形状和表面特性。
3. 烧结应用烧结方法在粉末冶金中具有广泛的应用。
粉末冶金的烧结技术规程
粉末冶金的烧结技术规程一、前言粉末冶金是一种现代工艺技术，其主要应用于各种含金属、非金属和合金的粉末烧结制备。
粉末冶金技术具有独特的优势，例如可以生产出细粒度、高密度、高强度、耐磨、耐腐蚀的零件等。
在本文中，将介绍粉末冶金的烧结技术规程。
二、烧结原理烧结是将粉末冶金材料在高温下加热压实，使其形成致密的固体块材料的过程。
烧结时，原粉末经过初步加工处理，如混合、压制等工艺。
而后再放入保护气氛的烧结炉中加热，使粉末颗粒在融合时形成块状材料。
烧结的原理是粉末团聚过程的加快，通过在高温下加压使粉末颗粒间形成连接，形成致密的物理结构，从而提高材料的密度和强度。
三、不同材料的烧结温度烧结温度取决于使用材料的种类、成分和形状。
以下列出一些典型的烧结温度范围：1. 硬质合金烧结烧结温度为1300-1520°C，可以使硬质合金材料的密度达到99%以上，从而提高硬度和耐磨性能。
2. 钨合金烧结烧结温度为1400-1600°C，可以使钨合金材料的密度达到90%以上，从而提高硬度和抗腐蚀性能。
3. 不锈钢烧结烧结温度为1250-1350°C，可以使不锈钢材料的密度达到95%以上，从而提高耐腐蚀性能。
4. 铜烧结烧结温度为700-900°C，可以使铜材料的密度达到90%以上，从而提高材料的导电性能和强度。
五、烧结工艺流程1. 原料制备粉末冶金材料的粉末需要在专业的设备中进行初步处理，如混合、筛分等，以满足烧结的要求。
2. 压制将初步处理过的粉末加入模具中，进行压制。
压缩时需要控制压实的压力和时间，以确保形成高密度的材料坯。
3. 烘干将压制后的材料坯进行烘干，以去除多余的水分和其他杂质。
4. 烧结将烘干的材料坯放入烧结炉中，在高温下进行保护气氛烧结。
烧结温度需要根据材料的种类、形状和成分来确定，以确保形成高密度、高强度的材料。
5. 冷却待烧结完成后，将材料坯从烧结炉取出放凉，并在不同温度下进行降温，以防止材料的变形或裂纹。
粉末冶金原理烧结
很小 sin
AB x sin
Fx F x
垂直作用于ABCD上旳合力
F
2(Fx sin
F
sin
)
2 (
x)
2
2
ABCD旳面积为 xθ×ρθ，作用在上面旳应力为
F
x 2
2 ( x) x 2
(1 1) x
因为烧结颈半径x远不小于曲率半径 x>>
烧结动力是表面张力造成旳一种机械力，它垂直作用于烧结颈曲面上， 使烧结颈向外长大。
多元系烧结根据烧结温度下有无液相出现又提成：
1）多元系固相烧结：烧结温度在其中低熔成份旳熔点温 度下列。根据系统旳组元之间在烧结温度下有无固相溶解 存在又分为：
a)无限固溶系：在相图上有无限固溶区旳系统，如Cu-Ni Fe-Ni、W-Mo等。
b)有限固溶系：在相图上有有限固溶区旳系统，如Fe-C Fe-Cu、W-Ni等。
假如颗粒半径2m x=0.2μ ρ＝10-8～10-9m 则σ＝107 N/m2
在形成孔隙中气体阻止孔隙收缩和烧结颈长大，有效力： Ps Pv
开孔： Pv=1atm =105 N/m2
闭孔：
Ps
Pv
2
r
r－孔隙半径 孔隙收缩使Pv增大，到达一种平衡值 ∴仅延长烧结时间不能消除孔隙
物质扩散旳角度
孔隙球化
等温烧结三个阶段旳相对长短主要由烧结温度决定：温度 低，可能仅出现第一阶段；在生产条件下，至少确保第二 阶段接近完毕；温度越高，出现第二甚至第三阶段就越早。
在连续烧结时，第一阶段可能在升温过程中就完毕。
1.粉末发生烧结旳主要标志是坯体旳强度增长，导电性能 提升，表面积减小，而不是意味着烧结体产生收缩。
粉末冶金的烧结技术
粉末冶金的烧结技术粉末冶金是利用金属或非金属粉末为原料，通过压制和烧结等工艺制备材料的一种先进制造技术。
烧结是粉末冶金工艺中的一个重要环节，它使粉末颗粒之间发生结合，从而得到具有一定形状和性能的块体材料。
烧结技术的优势在于可以制备复杂形状和高性能的材料，具有广泛的应用前景。
烧结技术是指将粉末冶金产品放在烧结炉中，在一定的温度下进行加热处理，使粉末颗粒之间产生相互扩散的过程。
粉末在烧结过程中，首先经过初始加热，粉末颗粒表面开始熔化，并且粉末颗粒之间也开始熔化，然后随着烧结时间的增加，熔化的颗粒逐渐增多，相互之间结合成固体。
最终形成一个整体结构的块体材料。
烧结技术具有以下特点和优势：1. 可制备复杂形状的材料：烧结技术可以通过模具压制制备各种形状的材料，因此可以满足不同领域的需求，如汽车零部件、航空航天器件等。
2. 可制备高性能材料：烧结技术可以制备高密度、高强度、高硬度等性能优良的材料。
而且在烧结过程中，粉末颗粒之间的扩散使得材料结晶能力增强，晶粒尺寸减小，从而提高了材料的力学性能。
3. 可制备复合材料：烧结技术可以制备具有多种材料组成的复合材料。
通过将不同种类的粉末混合压制和烧结，可以得到具有多种性能的复合材料，如耐磨、耐腐蚀、导热等。
4. 生产效率高：烧结技术可以批量生产材料，具有高效、节能的特点。
而且在烧结过程中，由于粉末颗粒之间的扩散使得材料的致密度提高，从而减少了后续的加工工序。
5. 环境友好：烧结技术是一种无需溶剂和液相的制备工艺，不会产生废水、废气、废渣等环境污染问题，相对于传统冶金工艺更加环保。
然而，烧结技术也存在一些挑战和限制：1. 粉末的选择和处理：不同材料的烧结温度和烧结方式各不相同，粉末的选择和处理对于烧结成型的工艺参数和性能有着重要影响。
2. 烧结过程中的缺陷：烧结过程中可能会出现气孔、裂纹等缺陷，这些缺陷对材料性能有着重要影响。
因此，烧结工艺控制和参数优化是关键。
3. 设备成本高：烧结设备的成本较高，特别是对于大型和高精度的烧结设备，成本更高。
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第五章 烧结
§5.2 烧结过程的热力学基础
5.2.3 烧结原动力
90 压坯相对密度=77%
80
烧结密度/%
70
61%
58% 60
4h，氢气
900 1000 1100 1200 温度/℃
细水雾化不锈钢粉在烧结时的致密化和收缩
第五章 烧结
§5.2 烧结过程的热力学基础
5.2.3 烧结原动力
40
表面积减少 ΔS/S(%)
（1 1 ) r
第五章 烧结
§5.2 烧结过程的热力学基础
对活塞稍加压力，将毛细管内液
体压出少许，使液滴体积增加dV， 相应地其表面积增加dA。克服附加 压力p环境所作的功与可逆增加表
面积的吉布斯自由能增加应该相等。
பைடு நூலகம்p p
p dV dA
Young-Laplace推导
A 4r dA 8rdr
§5.2 烧结过程的热力学基础
5.2.3 烧结原动力
烧结颈表面 （空位源）
晶界 （空位阱）
颗粒表面 （空位阱）
颗粒内和 位错攀移
图5-12 烧结时空位扩散途径
第五章 烧结
§5.2 烧结过程的热力学基础
5.2.3 烧结原动力 表面扩散
θ
阶梯状表面示意图
第五章 烧结
§5.2 烧结过程的热力学基础
5.2.3 烧结原动力 晶界扩散
第五章 烧结
§5.2 烧结过程的热力学基础
5.2.3 烧结原动力
σ R
2r
ρ
烧结的两球模型
第五章 烧结
§5.2 烧结过程的热力学基础
5.2.3 烧结原动力
C
0 v
Cv
ρ
烧结颈曲面下的空位溶度分布
第五章 烧结
§5.3 烧结中物质的迁移
5.2.3 烧结原动力
两种类型的物质扩散
第五章 烧结
§5.2 烧结过程的热力学基础
T2
T2
T1 T1
收缩Δl/l
烧结径尺寸r/R
表面积减少ΔS /S
烧结时间t
T1 T2 烧结时间t
致密化参数Φ
烧结时间t T2 T1
烧结时间t
烧结时间的影响
第五章 烧结
§5.2 烧结过程的热力学基础
点接触
开始阶段
中间阶段
最终阶段
烧结阶段示意图
第五章 烧结
§5.2 烧结过程的热力学基础
5.2.3 烧结原动力
度也越高，这些都是提高扩散系数的原因。
原子之间的结合键力越强，通常对应材料的熔点也越高， 激活能较大，扩散系数较小。 原子排列越紧密，晶体结构的致密度越高，激活能较大，扩 散系数较小。
第五章 烧结
§5.2 烧结过程的热力学基础
5.2.3 烧结原动力
原子对长度 Lp
x L
距离 L-△ L
粉体颗粒烧结的计算模拟法结果
Bt
空位浓度梯度
x5 Bt R2
x3 Bt R x2 Bt R
第五章 烧结
§5.2 烧结过程的热力学基础
影响扩散系数的因素
•温 度
• 材料成分 • 晶体结构 • 晶体缺陷
D
D0
exp(
Q RT
)
• 其他因素
影响程度：温度－成分－结构－其它
第五章 烧结
§5.2 烧结过程的热力学基础
5.2.3 烧结原动力 温度提高，能超过能垒的几率越大，同时晶体的平衡空位浓
(a)
(b)
空位从颗粒接触面向颗粒表面(a)或晶界；(b)扩散的模型
第五章 烧结
§5.2 烧结过程的热力学基础
5.2.3 烧结原动力
500um
直径0.13mm的铜丝在1075℃氢气中烧结408 h后的断面形貌
第五章 烧结
§5.2 烧结过程的热力学基础
5.2.3 烧结原动力 塑性流动机制
R x
θ
h
粉末冶金
使用教材
参考教材
参考教材
第五章 烧结
§5.1 概述
烧 结? 压坯或松装粉末体的强度和密度都是很低的。为了提高压 坯或松装粉末体的强度，需要在适当的条件下进行热处理。 这就是把压坯或松装粉末体加热到其基本组元熔点以下的 温度(约0.7-0.8Tm)，并在此温度下保温，从而使粉末颗粒 相互结合起来，改善其件能。这种热处理就叫做烧结。
MT=melting point
第五章 烧结
§5.1 概述
T
液相烧结
TmA 粘性流烧结 TmB
T3 瞬态液相烧结
T2
温度
T1
固相烧结
A
X1
B
组分
各种类型的烧结
各种类型的烧结
第五章 烧结
§5.2 烧结过程的热力学基础
致密化参数Φ
s g t g
第五章 烧结
§5.2 烧结过程的热力学基础
T2>T1
位错芯管扩散Dislocation pipe diffusion
晶界扩散 Grain boundary diffusion 表面扩散 Surface diffusion
第五章 烧结
§5.2 烧结过程的热力学基础
塑性流动
x9 R4.5 Bt
5.2.3 烧结原动力
晶界扩散
x7 R5 Bt
表面扩散
x6 R3
5.2.3 烧结原动力 黏性流动
黏性流动 F
体积扩散
(a)
(b)
黏性流动
第五章 烧结
§5.2 烧结过程的热力学基础
5.2.3 烧结原动力 颗粒表面蒸发
θ 2x
库钦斯基烧结模型
R 2ρ
第五章 烧结
§5.2 烧结过程的热力学基础
5.2.3 烧结原动力
x/R
0.50 750 ℃
0.30
725 ℃
0.10 0.08
代入得： p 2
r
第五章 烧结
§5.2 烧结过程的热力学基础
1805年Young-Laplace导出了附加压力与曲率半径之 间的关系式：
特殊式（对球面）：
p 2
r
一般式：
p ( 1 1 )
r1 r2
根据数学上规定，凸面的曲率半径取正值，凹面的曲率半径 取负值。所以，凸面的附加压力指向液体，凹面的附加压力 指向气体，即附加压力总是指向球面的球心。
0.05
1
2 46
10
20 40 60
t/min
图 玻璃球-平板烧结实验
第五章 烧结
§5.2 烧结过程的热力学基础
5.2.3 烧结原动力 体积扩散
(a)
(b)
(c)
图 三种扩散机制
第五章 烧结
§5.2 烧结过程的热力学基础
5.2.3 烧结原动力
(1) (3)
(5) (6)
空位与原子的扩散
第五章 烧结
30
1
20
铜球
2 1010 ℃ 氢气
10 0.1
1
10
100
1000
时间/h
1-70 μ m铜粉烧结时为表面扩散机构
2-1铜00 粉μ烧m铜结粉时烧的结表时面为减表少面扩散机构
第五章 烧结
塑性流动模型
第五章 烧结
§5.3 烧结中的物质迁移
5.2.3 烧结原动力
第五章 烧结
§5.2 烧结过程的热力学基础
5.2.3 烧结原动力 晶格扩散 lattice diffusion
体积扩散Volume diffusion 块体扩散Bulk diffusion
扩散的短回路 Short circuit path