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收藏词条   编辑词条 粉末冶金烧结理论

创建时间:2008-08-02

有关烧结驱动力、烧结过程中物质迁移的方式和烧结致密化动力学的理论。

烧结可分为固相烧结和液相烧结两类。在固相烧结中,主要的烧结机理有粘性流动、蒸发凝聚、表面扩散、体积扩散、晶界扩散等几种。

(1)粘性流动。烧结早期粉末颗粒间的粘结可视为在表面张力的作用下,颗粒发生类似粘性液体的流动。烧结的两球模型如图所示,其烧结颈半径x和烧结时间t满足关系式:x2∝ t。

(2)蒸发一凝聚。粉末颗粒球表面处的蒸气压高于烧结颈凹面的蒸气压,蒸气可在球表面产1烧结的两球几何模型生,重新在烧结颈上凝聚,使烧结颈长大。此机构的特征方程为:x3∝ t。此机构对某些蒸气压在烧结温度下较高的物质有一定作用。

(3)体积扩散。烧结颈处空位浓度高于颗粒的其他部位,空位将通过颗粒内部向球表面扩散,原子向烧结颈方向扩散,使烧结颈长大。此机理的特征方程为:x5∝ t。

(4)表面扩散。物质通过表面扩散向烧结颈迁移,特征方程为:x7∝ t。(5)晶界扩散。原子能通过晶界向烧结颈扩散。晶界扩散系数较体积扩散系数大得多,因此晶界对烧结有重要意义。此机构的特征方程为:x6∝ t。

                                                                                      

实际的烧结过程非常复杂,往往同时包括上述多个机理。在较低温度时,表面扩散有较大作用;在较高温度时,特别是烧结后期,即形成闭孔后,体积扩散和晶界扩散对致密化起主要作用。表面扩散和蒸发一凝聚过程只使闭孔球化。根据这些情况,已有学者提出了多种烧结机理综合作用的烧结理论。

在液相烧结过程中,烧结机理有以下3种。

(1)颗粒重排。液相的毛细管吸力使颗粒重新排列,以尽可能密堆,密度迅速增加。此机理发生在液相大量产生的烧结初期。

(2)溶解一析出机理。固体颗粒中曲率大的部位在液相中的溶解度大,溶质通过液相向低浓度部位,即曲率小的部位迁移,并析出。

(3)骨架形成,固相烧结机构。当固体颗粒彼此接触后,烧结主要以固态扩散的方式进行。前两种机理的特征方程分别为:(1)△V/V0=3K-r-1 t 1+x;(2)△V/V0=3K-’r-1 t 1/3。式中△V/V0为体积收缩率;r为原始颗粒半径;t为烧结时间。

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最近更新:2016-01-21
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