烧结过程及机理ppt课件

.第二节烧结过程和机理、第一、烧结过程、(第一)烧结温度对烧结体性质的影响图5是新鲜的电解铜粉(用氢还原的物质)，高压成形后，在氢气氛中在不同温度下烧结2小时后，其宏观性质：密度、比电导、拉伸强度测定，温度图5烧结温度对烧结体性质的影响l1对电导2对拉伸力3对密度、比电导(-1cm-3 )、温度(c )、拉伸力(kg/cm3)、密度(g/cm2).结果和研究：1.随着烧结温度的上升，比电导和拉伸2 .曲线表示，在粒子的空隙被填充之前(即气孔率显着降低之前)，在粒子的接触部产生某种结合，电子在结合的地方传递，因此比电导率和拉伸强度大。 3 .温度持续上升，物质开始向空隙传递，密度增大。 密度达到理论密度的9095%时，其增加速度显着减少，在通常条件下难以完全致密。 说明很难完全排除基体中的空隙(气孔)。 (二)烧结过程的模型图根据烧结性质的温度变化，用图6的模型来表示烧结过程，可以提高对烧结过程的感性。 图6粉状成形体的烧结过程的示意图，a )烧结前b )烧结后的图7的铁粉烧结的SEM照片，a )烧结前b )烧结后的图7的7BICUVOX.10烧结的SEM照片，烧结过程的三个阶段，烧结初期，烧结中期，烧结后期，基体中的粒子变位，与接触部结合遗传开始，晶界增大，空隙进一步变形、缩小，但像隧道一样连接着。 继质进行，粒子生长，气孔形成孤立的闭气孔，密度达到95%以上，产品强度提高。二、烧结推动力、粉体粒子尺寸小，比表面积大，具有高表面能，即使是加压成形体，粒子间面积也小，总表面积大，处于高能量状态。 最低能量的原理使它自发地变化为最低能量状态，以减少系统的表面能。 烧结是自发的不可逆过程，系统表面能的降低是推进烧结的基本动力。 表面张力可以使凹部、凸表面的蒸气压p分别低于平面表面的蒸气压Po，可以用开尔文公式表示：球形表面(1)、非球形表面(2)、表面的具有凹凸的固体粒子由于凸部为正压，凹部为负压，因此物质可能从凸部移动到凹部如果固体在高温下蒸气压高的话，物质会通过气相从凸表面传递到凹表面。 另外，如果将式2中的蒸气压p置换为固体表面的空孔浓度c、固体溶解度l，则空孔浓度、溶解度也具有与式2类似的关系，可以促进物质的扩散传递。 结果表明，作为烧结动力的表面张力可以通过流动、扩散、液相或气相传递等来推进物质的移动。三，烧结机理，(一)粒子的附着作用(二)物质的传递，(一)粒子的附着作用例：重叠2根新拉伸的玻璃纤维，在纤维长度方向上轻轻拉伸的话，其运动停滞，可知2根玻璃纤维弯曲时才被拉开由此可见，附着是固体表面的普遍性质，它是由固体表面力引起的。 两个表面接近表面力场的作用范围时，就结合附着。 附着力的大小直接依赖于物质的表面能和接触面积，因此粉状材料间的附着作用特别显着。 水膜的例子如图10所示，密合作用处于烧结初期阶段，是粉体粒子间发生结合、接近、变位，开始形成接触区域的原因之一。图10的水膜包着的两固体球的附着，(a )、(b )、图11在扩展的粘合接触面上的变形作用(a中的细线表示粘合力)、物质的传递在烧结过程中物质传递的路径多种多样，其机理也各不相同。 但是，如上所述，它们以表面张力为动力。 有流动传达物质、扩散传达物质、气传达物质、溶解沉淀传达物质。 1 .流动传递物质是指因表面张力而变形、因流动而产生的物质的移动。 有属于这种机制的粘性流动和塑性流动。 粘性流动传递物质：表面张力作用时，质点(或空孔)优先向该表面张力作用的方向移动，呈现相应的取向物质流，其移动量与表面张力的大小成比例，依据粘性流动的关系： (3)、塑性流动传递物质：如果表面张力足以使晶体产生位错，质点就是整个原子列的发现塑性流动是位错运动的结果。 与粘性流动不同，塑性流动强烈超过固体屈服点时会发生，其流动是宾汉(宾汉)型物体的流动规律，在式(3)中为极限剪力。 2 .扩散传播物质是指物质点(或空穴)根据浓度梯度而移动的传播过程。 如图7和图8所示，在烧结初期，通过密合作用，粒子间的接触界面逐渐扩大，形成具有负曲率的接触区域。 由于颈部曲面特性引起的毛细管引力/。 对于没有应力的结晶，其空孔浓度Co依赖于温度t和空孔形成所需的能量gf，如果设质点(原子或离子)的直径为，空孔体积近似为3，则每当在脖子的区域形成空孔时，毛细孔引力就起作用的功W=3/。 因此，在颈部表面形成空孔所需的能量为Gf=-3/，对应的空孔浓度为颈部表面的过剩空孔浓度，但在一般的烧结温度下，如式所示，在一定温度下，空孔浓度差与表面张力成比例，因此通过扩散机构进行的烧结过程，其推进力也是表面张力。 空穴扩散不论沿着粒子表面或界面，还是通过粒子内部，都有可能消失在粒子表面或粒子间的边界上。 为了区别，通常分别称为表面扩散、界面扩散、体积扩散。 结晶内部的缺陷也有可能产生空孔，在这种情况下通过质点扩散到缺陷中，该空孔向界面移动而消失称为来自缺陷的扩散。 3 .气传物质因为粒子表面各处的曲率不同，从开尔文式可以看出，各处的蒸汽压的大小也不同。 因此，质点容易从高能层的凸部(例如表面)蒸发，然后，通过气相传递到低能层的凹陷(例如颈部)，凝结，粒子的接触面增大，粒子和空隙的形状变化，成形体成为具有一定的几何学形状和性能的烧结体。 这个过程也称为蒸发凝结。 4 .溶解-沉淀在液相涉及的烧结中，液相能够浸湿固相溶解的话，由于小粒子的表面能大，溶解度也大。 其间有式3的关系：这种液体传递物质的机理被称为溶解沉淀机