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粉末冶金形成工艺的烧结
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粉末冶金形成工艺的烧结
发布日期: 2019-11-12   点击量: 106  

       烧结是将压坯按一定的规范加热到规定温度并保温一段时间,使压坯获得一定的物理及力学性能的工序,是粉末冶金的关键工序之一。

       粉末体的烧结过程十分复杂,其机理是:粉末的表面能大,结构缺陷多,处于活性状态的原子也多,它们力图把本身的能量降低。将压坯加热到高温,为粉末原子所储存的能量释放创造了条件,由此引起粉末物质的迁移,使粉末体的接触面积增大,导致孔隙减少,密度增高,强度增加,形成了烧结。

       如果烧结发生在低于其组成成分熔点的温度,则产生固相烧结;如果烧结发生在两种组成成分熔点之间,则产生液相烧结。固相烧结用于结构件,液相烧结用于特殊的产品。

       普通铁基粉末冶金轴承烧结时不出现液相,属于固相烧结;而硬质合金与金属陶瓷制品的烧结过程将出现液相,属于液相烧结。液相烧结时,在液相表面张力的作用下,颗粒相互靠紧,故烧结  速度快、制品强度高,此时,液、固两相间的比例以及湿润性对制品的性能有着重要影响。例如,硬质合金中的钴(粘结剂),在烧结温度时要熔化,它对硬质相金属键的碳化钨有最好的湿润      性,所以钨钴类硬质合金既有高硬度,又有较好的强度;而钴对非金属键的氧化铝、氮化硼之类的湿润性很差,所以目前金属陶瓷的硬度虽高于硬质合金,而强度却低于硬质合金。

烧结时最主要的因素是烧结温度、烧结时间和大气环境,此外,烧结制品的性能也受粉末材料、颗粒尺寸及形状、表面特性以及压制压力等因素的影响。

       烧结时为了防止压坯氧化,通常是在保护气氛或真空的连续式烧结炉内烧结。常用粉末冶金制品的烧结温度与烧结气氛见表19-2。烧结过程中,烧结温度和烧结时间必须严格控制。烧结温度过高或时间过长,都会使压坯歪曲和变形,其晶粒亦大,产生所谓“过烧”的废品;如烧结温度过低或时间过短,则产品的结合强度等性能达不到要求,产生所谓“欠烧”的废品。通常,铁基粉末冶金制品的烧结温度为1000℃~1200℃,烧结时间为0.5~2h。

19-2    常用粉末冶金制品的烧结温度与烧结气氛

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