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分析說明粉末冶金中燒結是如何進行的介紹

2020-12-02 13:50:58

燒結是粉末冶金中常用的熱處理,以提高物體的強度和完整性。什麽是粉末冶金?粉末冶金是一個總括術語,包括各種製造工藝。這些工藝的共同點是它們在零件製造中使用粉末原料。

燒結是一種熱處理,通常用於提高給定材料的強度和結構完整性。粉末冶金工藝使用燒結將金屬粉末和其他的材料轉化為用途的零件。燒結通常在具有不同溫度區的單個細長爐中進行。為了促進該過程,合金元素或壓製潤滑劑可以添加到金屬粉末中。在傳統的固態燒結中,壓製潤滑劑首先通過蒸汽的蒸發和/或燃燒來消除。顆粒表麵的氧化物也必需充分還原,以使該過程正常進行。傳統粉末冶金中使用的鐵粉通常使用高壓水霧化製造,這是一種相對便宜的方法,用於不與水反應的金屬。這種方法產生不規則形狀的粒子。

金屬粉末例如鈦、鈷鉻和不鏽鋼,通常使用等離子體霧化來生產,這產生高質量的球形顆粒,用於3D打印過程中的燒結。顆粒大小和形狀的一致性產生了可預測的結果。

一、燒結過程:初始階段

燒結過程發生在熔爐中,以與馬氏體晶體結構的形成相一致的速度冷卻材料。起初,不連續的顆粒仍然存在,因為沒有壓實或熔化。在粉末冶金中,選定的燒結溫度總是低於材料中主要金屬的熔點。然而,選擇的溫度足夠高,以促進相鄰顆粒之間接觸點的頸部形成,盡管通道保留在頸部之間。

固結過程可以通過多種方式完成,包括使用工具集將粒子壓得更近。其他固結過程包括3D打印中的燒結,這涉及通過激光或熱打印頭部分熔化粉末。在與粉末冶金相關的傳統燒結中,顆粒通過冷焊結合在一起。這使得粉末壓塊具有足夠的生坯強度,以便在進一步加工過程中保持在一起。

粉末冶金件

二、燒結過程:中間階段

在燒結過程的中間階段,隨著相鄰頸部逐漸合並和顆粒擴散,堆積密度增加。由此產生的通道閉合增加了致密化。實現這一點的兩種常用方法是瞬時液相燒結和用久液相燒結。

1、瞬時液相燒結

瞬時液相燒結可能涉及向鐵粉中添加銅粉,以抵消燒結過程中可能發生的自然磁極收縮。在常規燒結溫度下,銅熔化,熔化的銅注入並膨脹鐵顆粒。仔細計算的銅含量會導致膨脹,從而準確抵消否則會發生的收縮。熔融的銅在冷卻和硬化時會進一步強化物體。

2、用久液相燒結

用久燒結概念促進毛細作用,將液體吸引到開放的孔隙中,導致顆粒移動,從而改善堆積。用久性液相燒結通常用於硬質合金等材料。

三、燒結過程:完工階段

在燒結過程的完工階段,孔隙收縮,體積減小。可能會保留一些孤立的孔隙,但燒結過程早期存在的鬆散堆積的材料已在很大程度上轉化為固態材料。

在用久液相燒結的完工階段,液體從更密集的區域遷移到剩餘的孔隙中。成功地將顆粒重新排列成理想的堆積體通常需要熔化粘合劑添加劑。一旦粉末冶金過程中的燒結完成,有多種二次操作可用於進一步優化性能,例如用樹脂或油浸漬和用熔融金屬滲透。輔助操作還包括各種形式的表麵工程,如機械加工、噴丸、蒸汽處理、氣相沉積和高速熱噴塗。


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