热压烧结实验报告

热压烧结实验

实验目的：

1 了解热压烧结炉的结构

2 掌握热压烧结炉的使用方法

3 了解真空无压烧结炉的结构（选做）

4 了解真空无压热处理炉的使用方法（选做）

实验原理

1烧结原理

烧结是在在低于熔点的高温下，生坯固体颗粒的相互键联，晶粒长大，孔隙和晶界渐趋减少，通过物质的传递，其总体积收缩，密度增加，最后成为具有某种显微结构的致密多晶烧结体，这种现象称为烧结。烧结在微观上是固态中分子（或原子）间存在互相吸引，通过加热使质点获得足够的能量进行迁移，使粉末体产生颗粒黏结，产生强度并导致致密化和再结晶的过程称为烧结。

真空无压烧结是指将冷压后获得的压坯在真空下烧结的过程。而热压烧结有所不同，是指将干燥粉料充填入模型内，再从单轴方向边加压边加热，使成型和烧结同时完成的一种烧结方法。热压烧结由于加热加压同时进行，粉料处于热塑性状态，有助于颗粒的接触扩散、流动传质过程的进行，因而成型压力仅为冷压

的1/10；还能降低烧结温度，缩短烧结时间，从而抵制晶粒长大，得到晶粒细小、致密度高和机械、电学性能良好的产品。无需添加烧结助剂或成型助剂，可生产超高纯度的陶瓷产品。热压烧结的缺点是过程及设备复杂，生产控制要求严，模具材料要求高，能源消耗大，生产效率较低，生产成本高。

2烧结炉的结构

真空烧结炉由炉体、真空系统、水冷系统、控温系统等组成。炉体采用双层水冷结构，外层采用碳钢结构，内层采用奥氏体不锈钢材料0Cr18Ni9。真空系统由机械泵、扩散泵组成真空机组组成。水冷系统具有断水声、光报警自动切断加热电源功能。

热压烧结炉由炉体、液压系统、真空系统、脉冲直流电源、水冷系统、控温系统等组成。炉体采用双层水冷结构，全奥氏体不锈钢材料0Cr18Ni9。、真空系统由机械泵、扩散泵组成真空机组组成。脉冲直流电源采用IGBT为数字功率模块。液压系统采用电动输入方式。水冷系统具有断水声、光报警自动切断加热电源功能。

控温系统：由智能仪表对直流脉冲电源进行功率控制及炉温控制。

3 烧结炉技术参数

真空烧结设备输入电压AC380V，50Hz；最高温度1600℃；样品室直径Φ150mm；冷态极限真空度6.67×10-3Pa，最大功率25KW。

热压设备输入电压AC380V，50Hz；出电压DC 0-10V，最高温度2000℃以上；最大压力100KN；样品直径Φ30mm；最大位移∶

100mm；冷态极限真空度6.67×10-3Pa。

4真空烧结炉

实验过程

1 热压烧结过程

（1）取201AB粉末4克，装入模具

（2）打开水循环系统；开启压缩机；再打开脉冲控制开关；然后打开主电源控制开关；设置参数，包括压力，脉冲，温度。

（3）粉末预成型放在模具中预压成型，然后放到真空室中，启动液压泵，压制到位后关上真空室的门。

（4）启动机械泵，然后再启动上碟阀，待真空计上显示真空度小于5MPa的时候启动程序。待程序结束真空室里面的温度与室温接近时我们就可以关掉上碟阀，打开放气阀，打开真空室门，将液压泵指针返回，取出烧结试样。

（5）在热压烧结炉上烧结，烧结工艺分三个阶段：（1）烧结炉抽真空后，以50 ℃/min升温至烧结温度350 ℃；（2）在350 ℃烧结30分钟；（3）随炉冷却至室温。

（3）分析样品的密度和硬度

2 真空烧结过程

（1）制备2个冷压试样，碳含量分别为0.4%及0.8%；

（2）真空烧结：真空烧结工艺分三个阶段：（1）放入试样，烧结炉抽真空后，以10 ℃/min升温至烧结温度1100 ℃；（2）在1100 ℃

烧结30分钟；（3）随炉冷却至室温。试样尺寸： 20 mm×50 mm。（3）分析两个试样的致密度和线收缩率，比较不同碳含量对铁粉烧结的影响。

实验设备

热压烧结炉，真空热处理炉，水箱，201AB铝合金粉末，模具，氮化硼，酒精。

实验报告要求

1 描述实验过程

2 对实验结果进行分析