粉末冶金燒結(jié)理論
theory of powder metallurgical sintering
fenmo yeiin Shaoiie IIlun 粉末冶金燒結(jié)理論(theory of powaer me- tallurgieal sintering)有關(guān)燒結(jié)驅(qū)動(dòng)力、燒結(jié)過 程中物質(zhì)遷移的方式和燒結(jié)致密化動(dòng)力學(xué)的理論。 燒結(jié)可分為固相燒結(jié)和液相燒結(jié)兩類。在固相燒 結(jié)中，主要的燒結(jié)機(jī)理有粘性流動(dòng)、蒸發(fā)凝聚、表面擴(kuò) 散、體積擴(kuò)散、晶界擴(kuò)散等幾種。(1)粘性流動(dòng)。燒結(jié) 早期粉末顆粒間的粘結(jié) 可視為在表面張力的作/尸~\ 用下，顆粒發(fā)生類似粘l、 性液體的流動(dòng)。燒結(jié)的、。劇l 兩球模型如圖所示，其、試l/ 燒結(jié)頸半徑x和燒結(jié)時(shí)廠}一、\ 間t滿足關(guān)系式:擴(kuò)OCt。l卜刊、 (2)蒸發(fā)一凝聚。粉末穎、， 粒球表面處的蒸氣壓高\(yùn)/ 于燒結(jié)頸凹面的蒸氣 壓，蒸氣可在球表面產(chǎn)燒結(jié)的兩球幾何模型 生，重新在燒結(jié)頸上凝 聚，使燒結(jié)頸長(zhǎng)大。此機(jī)構(gòu)的特征方程為:擴(kuò)cct。此 機(jī)構(gòu)對(duì)某些蒸氣壓在燒結(jié)溫度下較高的物質(zhì)有一定作 用。(3)體積擴(kuò)散。燒結(jié)頸處空位濃度高于顆粒的其他 部位，空位將通過顆粒內(nèi)部向球表面擴(kuò)散，原子向燒結(jié) 頸方向擴(kuò)散，使燒結(jié)頸長(zhǎng)大。此機(jī)理的特征方程為:擴(kuò) o=t。(4)表面擴(kuò)散:。物質(zhì)通過表面擴(kuò)散向燒結(jié)頸遷移， 特征方程為:了cct。(5)晶界擴(kuò)散。原子能通過晶界 向燒結(jié)頸擴(kuò)散。晶界擴(kuò)散系數(shù)較體積擴(kuò)散系數(shù)大得多， 因此晶界對(duì)燒結(jié)有重要意義。此機(jī)構(gòu)的特征方程為: x6cct。 實(shí)際的燒結(jié)過程非常復(fù)雜，往往同時(shí)包括上述多 個(gè)機(jī)理。在較低溫度時(shí)，表面擴(kuò)散有較大作用;在較高 溫度時(shí)，特別是燒結(jié)后期，即形成閉孔后，體積擴(kuò)散和 晶界擴(kuò)散對(duì)致密化起主要作用。表面擴(kuò)散和蒸發(fā)一凝 聚過程只使閉孔球化。根據(jù)這些情況，已有學(xué)者提出了 多種燒結(jié)機(jī)理綜合作用的燒結(jié)理論。 在液相燒至靛丈程中，燒結(jié)機(jī)理有以下3種。(1)顆 粒重排。液相的毛細(xì)管吸力使顆粒重新排列，以盡可能 密堆，密度迅速增加。此機(jī)理發(fā)生在液相大量產(chǎn)生的燒 結(jié)初期。(2)溶解一析出機(jī)理。固體順粒中曲率大的部 位在液相中的溶解度大，溶質(zhì)通過液相向低濃度部位， 即曲率小的部位遷移，并析出。(3)骨架形成，固相燒 結(jié)機(jī)構(gòu)。當(dāng)固體顆粒彼此接觸后，燒結(jié)主要以固態(tài)擴(kuò)散 的方式進(jìn)行。前兩種機(jī)理的特征方程分別為:(1)△V/ V。~3天r一It‘+之;(2)△v/V。=sK，r一‘tl/3。式中△V/V。 為體積收縮率;r為原始顆粒半徑;t為燒結(jié)時(shí)間。