治金行業(yè)管理粉末知識(shí)分析(ppt68頁)(編輯修改稿)
2025-01-25 21:35 本頁面
【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 擴(kuò)散路程，從而增加單位時(shí)間內(nèi)擴(kuò)散原子的數(shù)量。 (4)壓坯密度 ：增加壓制壓力，將使粉末顆粒間接觸面增大，擴(kuò)散面增大，加快合金化過程，但作用并不顯著。 (5)粉末原料 ：采用一定數(shù)量的預(yù)合金粉末或復(fù)合粉末，同完全使用混合粉末比較，達(dá)到相同的均勻化過程所需時(shí)間將縮短。因?yàn)檫@時(shí)擴(kuò)散路程縮短，并可減少要遷移的原子數(shù)量。 (6)雜質(zhì) ： Si、 Mn等雜質(zhì)會(huì)阻礙合金化。因?yàn)榇嬖谟诜勰┍砻婊蛟跓Y(jié)過程中形成的 MnO、 SiO2雜質(zhì)阻礙顆粒間的擴(kuò)散進(jìn)行。 有限互溶的混合粉末燒結(jié) 有限互溶混合粉末的燒結(jié)合金有鐵 碳、鐵 銅、鎢 鎳、銀 鎳等。這類合金燒結(jié)后得到的是 多相合金 。 在有限互溶系統(tǒng)中， 鐵 石墨系統(tǒng) 廣泛被用來作為減摩材料和結(jié)構(gòu)材料。石墨加入鐵粉中既可作為惰性添加劑，又可做為反應(yīng)組元。由于石墨夾雜在鐵粉中能起隔離作用，所以燒結(jié)時(shí)的收縮就有一些降低。 有限互溶體系的收縮過程，與 合金元素含量有關(guān) ，而且還有與中間金屬物的化合相的形成有關(guān)的反?，F(xiàn)象。 有限互溶的混合粉末燒結(jié) 有限互溶體系的燒結(jié)性能與許多因素有關(guān)：在有限固溶體區(qū)域中，均勻化的完善程度；試樣的孔隙；異相間接觸與同相間接觸的完善程度；未溶組元的形狀和數(shù)量。分析這些因素對(duì)燒結(jié)體性能的影響是相當(dāng)困難的。 異擴(kuò)散的作用可以促使有限互溶區(qū)內(nèi)濃度的均勻化，這在大多數(shù)情況下是所希望的。收縮過程還與顆粒間的接觸狀態(tài)以及顆粒間接觸區(qū)的變形有關(guān)。接觸區(qū)的變形與單相燒結(jié)的情況一樣，具有擴(kuò)散的特征。 互不溶解的混合粉末燒結(jié) 系統(tǒng)中組元的熔點(diǎn)相差極大時(shí)，常存在組元間互不溶解的情況?；ゲ蝗芙獾幕旌戏勰Y(jié)幾乎包括了用粉末冶金方法制取的一切典型的復(fù)合材料，例如金屬 金屬、金屬 非金屬、金屬 氧化物以及金屬 化合物等。 互不溶解的兩種粉末混合后，能否進(jìn)行燒結(jié)的條件是： γ AB γ A+γ B 式中 γ AB是形成的新界面的自由能； γ A和 γ B分別是組元 A和 B的表面能。 即 AB的表面能必須小于組元 A和 B單獨(dú)存在時(shí)的表面能之和，組元A與組元 B才能燒結(jié)在一起。否則，雖然在組元 AA或 BB之間可以進(jìn)行燒結(jié)，但在組元 A與 B之間卻不能燒結(jié)。 互不溶解的混合粉末燒結(jié) 如果在滿足上式的前提下： 若 γAB |γAγB|，則在顆粒 A和 B之間形成燒結(jié)頸，并且顆粒間的接觸表面有一些凸出，凸出的方向朝向表面能低的組元； 若 γAB |γAγB|，則燒結(jié)過程要分兩階段進(jìn)行。首先是一種組元通過表面擴(kuò)散來包圍另一種組元，而后就與單相燒結(jié)一樣燒結(jié)。 互不溶解混合粉末的燒結(jié)溫度由粘結(jié)相的熔點(diǎn)決定。如果是固相燒結(jié)，則燒結(jié)溫度不能超過粘結(jié)相的熔點(diǎn)；如果該成分的體積不超過 50%，也可以采用液相燒結(jié)。 互不溶解的混合粉末燒結(jié) 在互不溶解的系統(tǒng)內(nèi)，不同成分顆粒之間的結(jié)合界面，對(duì)材料的燒結(jié)性以及燒結(jié)體的強(qiáng)度影響很大。固相燒結(jié)時(shí)，顆粒表面上微量的其他物質(zhì)生成的液相，或添加少量元素加速顆粒表面原子的擴(kuò)散，以及表面氧化膜對(duì)異類粉末的反應(yīng)等都可能提高原子的活性，加速燒結(jié)過程。例如：鉻 氧化鋁材料，氧化鉻的化學(xué)吸附能使鉻顆粒表面生成一層氧化鉻，而氧化鉻與氧化鋁有著相同的晶型，因此大大地降低了相界面能。鉻 氧化鋁的燒結(jié)是在添加氧的氣氛中進(jìn)行的。同時(shí)，還可利用添加氧化鉻來提高燒結(jié)時(shí)的收縮。 液相燒結(jié) 和熔浸 在液相燒結(jié)中，液相的出現(xiàn)可以提供快速的物質(zhì)遷移，因此可以加速燒結(jié)。 液相必須圍繞固相形成薄膜，所以， ? 首先液相必須對(duì)固相有 潤(rùn)濕性 ； ? 其次固相必須在液相中有 一定的溶解度 ，且溶解在液相中的固相原子應(yīng)有較 高的遷移速度 ，足以保證快速的燒結(jié)； ? 再次液相薄膜的形成應(yīng)該 有利于表面張力的活動(dòng) ，以增加燒結(jié)過程的致密化和孔隙的消失。 銅 鈷，鎢 銅，鎢 鎳 鐵，鎢 銀，銅 錫，鐵 銅，碳化鎢 鈷，銅 磷等 液相燒結(jié)的條件 液相燒結(jié)的基本過程 液相燒結(jié)時(shí)的致密化和顆粒長(zhǎng)大 熔浸 液相燒結(jié)的條件 (1)潤(rùn)濕性 (2)溶解度 (3)液相數(shù)量 液相燒結(jié)的基本過程 液相燒結(jié)大致可以分為三個(gè)不十分明顯的階段。實(shí)際上，任何一個(gè)系統(tǒng)，這三個(gè)階段都是相互重疊的。 (1)生成液相和顆粒重新分布階段 (2)溶解和析出階段 (3)固相的粘結(jié)或形成剛性骨架階段 液相燒結(jié)時(shí)的致密化和顆粒長(zhǎng)大 影響致密化的因素有：液相數(shù)量。液相對(duì)固相的潤(rùn)濕性、各個(gè)界面的界面能。固相顆粒大小、固相與液相間的相互溶解度以及壓坯密度等。 在液相燒結(jié)時(shí)，固相顆粒長(zhǎng)大一般可以通過兩個(gè)過程進(jìn)行： (1) 細(xì)小的顆粒溶解在液相中，而后通過液相擴(kuò)散在粗大顆粒的表面上沉淀析出； (2) 通過顆粒中晶界的移動(dòng)來進(jìn)行顆粒的聚集長(zhǎng)大以及通過溶解析出的過程來改變粉末顆粒的外形。 熔浸 將粉末壓坯與液體金屬接觸或浸埋在液體金屬內(nèi)，讓坯塊內(nèi)孔隙為金屬液填充，冷卻下來就得到致密材料或零件 ，這種工藝稱為熔浸或熔滲 。 熔浸過程依靠金屬液潤(rùn)濕粉末多孔體，在毛細(xì)管力作用下，沿著顆粒間孔隙或顆粒內(nèi)孔隙流動(dòng)，直到完全充填空襲為止。因此，其本質(zhì)為液相燒結(jié)的一種特殊情形。 熔浸的致密化主要靠易熔成分從外面來填滿壓坯中的空隙，而不是靠壓坯本身的收縮。 熔浸零件基本上不發(fā)生收縮，燒結(jié)時(shí)間也短。 熔浸需要具備的基本條件 熔浸主要應(yīng)用于生產(chǎn)電接觸材料、機(jī)械零件以及金屬陶瓷材料和復(fù)合材料。 熔浸所必需具備的基本條件： ? (1)骨架材料與熔浸金屬的熔點(diǎn)相差較大，不致造成零件變形； ? (2)熔浸金屬應(yīng)能很好潤(rùn)濕骨架材料，即 θ90176。； ? (3)骨架與熔浸金屬之間不發(fā)生互溶或溶解度不大，以避免在熔浸過程中產(chǎn)生新相而致液相消失； ? (4)熔浸金屬的量應(yīng)以填滿壓坯中的空隙為限度，過多或過少均為不利。 影響熔浸過程的因素 影響熔浸過程的因素： (1)金屬液的表面張力 γ越大，對(duì)熔浸越有利； (2)連通孔徑的半徑大對(duì)熔浸有利； (3)液體金屬對(duì)骨架的潤(rùn)濕角影響熔浸過程極為顯著； (4)提高熔浸溫度使液體粘度降低，對(duì)熔浸有利，但由于同時(shí)降低了表面張力 γ，所以溫度不宜選擇太高； (5)用合金替代金屬進(jìn)行熔浸，有時(shí)可以降低熔浸溫度和減少對(duì)骨架材料的溶解； (6)在氫氣，特別在真空中熔浸可
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