烧结基本原理
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一、烧结(1)、烧结基本原理烧结是粉末冶金生产过程中最基本的工序之一。
烧结对最终产品的性能起着决定性作用,因为由烧结造成的废品是无法通过以后的工序挽救的;相反,烧结前的工序中的某些缺陷,在一定的范围内可以通过烧结工艺的调整,例如适当改变温度,调节升降温时间与速度等而加以纠正。
烧结是粉末或粉末压坯,加热到低于其中基本成分的熔点温度,然后以一定的方法和速度冷却到室温的过程。
烧结的结果是粉末颗粒之间发生粘结,烧结体的强度增加。
在烧结过程中发生一系列物理和化学的变化,把粉末颗粒的聚集体变成为晶粒的聚结体,从而获得具有所需物理,机械性能的制品或材料。
烧结时,除了粉末颗粒联结外,还可能发生致密化,合金化,热处理,联接等作用。
人们一般还把金属粉末烧结过程分类为:1、单相粉末(纯金属、古熔体或金属化合物)烧结;2、多相粉末(金属—金属或金属—非金属)固相烧结;3、多相粉末液相烧结;4、熔浸。
通常在目前PORITE微小轴承所接触的和需要了解的为前三类烧结。
通常在烧结过程中粉末颗粒常发生有以下几个阶段的变化:1、颗粒间开始联结;2、颗粒间粘结颈长大;3、孔隙通道的封闭;4、孔隙球化;5、孔隙收缩;6、孔隙粗化。
上述烧结过程中的种种变化都与物质的运动和迁移密切相关。
理论上机理为:1、蒸发凝聚;2、体积扩散;3、表面扩散;4、晶间扩散;5、粘性流动;6、塑性流动。
(2)、烧结工艺2-1、烧结的过程粉末冶金的烧结过程大致可以分成四个温度阶段:1、低温预烧阶段,在此阶段主要发生金属的回复及吸附气体和水分的挥发,压坯内成形剂的分解和排除等。
在PORITE微小铜、铁系轴承中,用R、B、O(Rapid Burning Off)来代替低温预烧阶段,且铜、铁系产品经过R、B、O 后会氧化,但在本体中可以被还原,同时还可以促进烧结。
2、中温升温烧结阶段,在此阶段开始出现再结晶,首先在颗粒内,变形的晶粒得以恢复,改组为新晶粒,同时颗粒表面氧化物被完全还原,颗粒界面形成烧结颈。
一、烧结(1)、烧结基本原理烧结是粉末冶金生产过程中最基本的工序之一。
烧结对最终产品的性能起着决定性作用,因为由烧结造成的废品是无法通过以后的工序挽救的;相反,烧结前的工序中的某些缺陷,在一定的范围内可以通过烧结工艺的调整,例如适当改变温度,调节升降温时间与速度等而加以纠正。
烧结是粉末或粉末压坯,加热到低于其中基本成分的熔点温度,然后以一定的方法和速度冷却到室温的过程。
烧结的结果是粉末颗粒之间发生粘结,烧结体的强度增加。
在烧结过程中发生一系列物理和化学的变化,把粉末颗粒的聚集体变成为晶粒的聚结体,从而获得具有所需物理,机械性能的制品或材料。
烧结时,除了粉末颗粒联结外,还可能发生致密化,合金化,热处理,联接等作用。
人们一般还把金属粉末烧结过程分类为:1、单相粉末(纯金属、古熔体或金属化合物)烧结;2、多相粉末(金属—金属或金属—非金属)固相烧结;3、多相粉末液相烧结;4、熔浸。
通常在目前PORITE微小轴承所接触的和需要了解的为前三类烧结。
通常在烧结过程中粉末颗粒常发生有以下几个阶段的变化:1、颗粒间开始联结;2、颗粒间粘结颈长大;3、孔隙通道的封闭;4、孔隙球化;5、孔隙收缩;6、孔隙粗化。
上述烧结过程中的种种变化都与物质的运动和迁移密切相关。
理论上机理为:1、蒸发凝聚;2、体积扩散;3、表面扩散;4、晶间扩散;5、粘性流动;6、塑性流动。
(2)、烧结工艺2-1、烧结的过程粉末冶金的烧结过程大致可以分成四个温度阶段:1、低温预烧阶段,在此阶段主要发生金属的回复及吸附气体和水分的挥发,压坯内成形剂的分解和排除等。
在PORITE微小铜、铁系轴承中,用R、B、O(Rapid Burning Off)来代替低温预烧阶段,且铜、铁系产品经过R、B、O后会氧化,但在本体中可以被还原,同时还可以促进烧结。
2、中温升温烧结阶段,在此阶段开始出现再结晶,首先在颗粒内,变形的晶粒得以恢复,改组为新晶粒,同时颗粒表面氧化物被完全还原,颗粒界面形成烧结颈。
烧结机工作原理
烧结机是一种通过高温加热和压力作用使粉末颗粒相互结合成为固体块的设备。
其工作原理如下:
1. 原料准备:将需要烧结的粉末材料按一定比例混合,并通过预处理工序得到具有一定粒度和形状的颗粒。
2. 加热:将混合好的粉末颗粒放入烧结机中,加热炉通过电阻加热器或火焰等热源对粉末颗粒进行加热。
3. 压力作用:同时,烧结机中的压力系统使压力媒体(如氮气或液体)通过喷嘴或供应管进入加热区域,施加压力在加热的颗粒上。
4. 烧结:经过加热和压力作用,粉末颗粒逐渐熔融和结合,形成固体块。
高温下,颗粒表面的金属原子发生扩散、扩张和重组,实现颗粒间的结合。
5. 冷却和固化:经过一定时间的加热和压力作用,关闭烧结机的加热和压力系统,然后将烧结好的块体缓慢冷却,使其保持一定的形状和结构。
烧结机的工作原理主要是通过高温和压力的双重作用,让粉末颗粒之间原子结合,实现粉末材料的烧结固化。
烧结过程中,颗粒间的扩散和重组是关键步骤,它使得颗粒之间形成新的结晶界面,从而形成较为致密和坚固的固体块。
烧结原理所谓烧结就是将粉末压坯加热到一定温度(烧结温度)并保持一定的时间(保温时间),然后冷却下来,从而得到所需性能的材料,这种热处理工艺叫做烧结。
烧结使多孔的粉末压坯变为具有一定组织和性能的制品,尽管制品性能与烧结前的许多工艺因素有关,但是在许多情况下,烧结工艺对最终制品组织和性能有着重大的甚至是决定性的影响。
硬质合金的烧结过程是比较复杂的,但是这些基本知识又是必须掌握的。
4.1 烧结过程的分类烧结过程的分类方法很多,按烧结制品组元的多少可以分为单元系烧结和多元系烧结,如钨、钼条烧结属于单元系烧结,硬质合金绕结则属于多元系烧结。
按烧结时组元中相的状态分为固相烧结和液相烧结,如钨钼的烧结过程中不出现液相,属于固相烧结,硬质合金制品在烧结过程中会出现液相,属于液相烧结。
按工艺特征来分,可分为氢气烧结、真空烧结、活化烧结、热等静压烧结等。
许多烧结方法都能用于硬质合金的烧结。
此外,还可以依烧结材料的名称来分,如硬质合金烧结,钼顶头烧结。
从学习烧结过程的实质来说,将烧结过程分为固相烧结和液相烧结两大类是比较合理的,但在生产中多按烧结工艺特点来进行分类。
4.2 烧结过程的基本变化硬质合金压坯经过烧结后,最容易观察到的变化是压块体积收缩变小,强度急剧增大,压块孔隙度一般为50%,而烧结后制品已接近理论密度,其孔隙一般应小于0.2%,压块强度的变化就更大了,烧结前压坯强度低到无法用一般方法来测定,压坯只承受生产过程中转移时所必备的强度,而烧结后制品却能达到满足各种苛刻工作条件所需要的强度值,显然制品强度提高的幅度较之密度的提高要大得多。
制品强度及其他物理机械能的突变说明在烧结过程中压块发生了质的变化。
在压制过程中,虽然由于外力的作用能增加粉末体的接触面,而颗粒中表面原子和分子还是杂乱无章的,甚至还存在有内应力,颗粒间的联结力是很弱的,但烧结后颗粒表面接触状态发生了质的变化,这是由于粉末接触表面原子﹑分子进行化学反应,以及扩散、流动、晶粒长大等物理化学变化,使颗粒间接触紧密,内应力消除,制品形成了一个强的整体,从而使其性能大大提高。
烧结工艺介绍烧结工艺是一种常见的冶金工艺,用于将粉末状物质加热至接触点熔融,形成固态结合体的过程。
本文将介绍烧结工艺的原理、应用范围以及工艺流程。
一、原理烧结是通过热量作用使粉末颗粒表面融合,而形成较强的固态接触的过程。
烧结过程中,粉末颗粒相互接触,颗粒表面由于温度升高而软化或熔化,粒子间形成了弥散相和连续相,使颗粒间形成了较强的结合力。
通过控制加热温度、时间以及加压力度等工艺参数,使颗粒状物质在相互接触的同时,形成致密且高强度的结构体。
二、应用范围烧结工艺在冶金、陶瓷、粉末冶金、高分子材料等领域有着广泛的应用。
1. 冶金领域烧结工艺在冶金领域广泛应用于粉末冶金制品的制备,如金属粉末冶金零件、冶金陶瓷、高合金材料等。
2. 陶瓷领域烧结是陶瓷领域中常用的制备工艺之一,通过烧结工艺可以制备出具有高强度和良好耐磨性的陶瓷制品,如瓷砖、陶瓷碗碟等。
3. 粉末冶金领域粉末冶金是一种以粉末为原料,通过烧结工艺制备制品的工艺。
烧结工艺可以将金属粉末制备成各种零件,如齿轮、凸轮等。
4. 高分子材料领域烧结工艺在高分子材料领域中用于制备具有特殊性能的塑料制品,如高强度塑料零件、高耐磨塑料制品等。
三、工艺流程烧结工艺的基本流程包括原料制备、粉末颗粒的装填、加热烧结和冷却等步骤。
1. 原料制备:首先需要根据所需制品的要求,选择合适的原料并对其进行加工和处理。
这一步骤可以包括粉末的混合、筛分以及添加特定添加剂等。
2. 粉末颗粒的装填:将经过处理的粉末颗粒通过特定的装填方式填入烧结模具中。
装填要求均匀且适量,以确保烧结过程中的热量传导均匀。
3. 加热烧结:将装有粉末颗粒的模具放入烧结炉中,加热至一定温度并保持一定时间。
温度和时间的选择根据所需制品的要求来确定。
4. 冷却:烧结结束后,需要进行冷却处理。
冷却可以通过自然冷却或者采用特殊的冷却方法来进行。
四、工艺优势烧结工艺相对于其他加工方式具有以下优势:1. 提高材料的致密度和强度。
烧结的原理
烧结是一种粉末冶金工艺,通过在高温和压力下将金属或陶瓷粉末进行热处理,使其形成一种固体材料的过程。
其原理主要包括以下几个步骤:
1. 混合:首先将金属或陶瓷粉末按照一定比例混合在一起,以得到所需的配料。
这些粉末可以是不同种类的金属或陶瓷材料,也可以添加一些其他的添加剂,以改变材料的性能。
2. 压制:将混合好的粉末置于模具中,然后施加一定的压力。
这样可以使粉末颗粒之间发生变形和变稠,在压力作用下相互黏结在一起。
压制过程中,常常采用均匀的压力分布,以确保整个烧结体具有均匀的压力和密度。
3. 烧结:经过压制的粉末坯体被置于高温炉中进行烧结。
在高温下,粉末颗粒会发生扩散和结晶,使得颗粒之间相互溶解或结合。
同时,由于高温下的不同原子或分子的运动,形成了新的结晶相和晶界,使得颗粒逐渐合并,并改变了材料的物理和化学性质。
4. 冷却和处理:烧结后的坯体通过冷却,使得材料固化和成型。
通常还需要进行一些后续处理,如热处理、机械加工或表面涂层等,以进一步改善材料的性能和外观。
总的来说,烧结通过压制和高温处理的方式,使粉末颗粒逐渐结合,形成了一个整体材料。
其优点包括制造成本低、能耗低、
材料利用率高以及可以生产复杂形状的工件等。
因此,烧结在金属、陶瓷、粉末冶金等领域有着广泛的应用。
烧结工艺知识点总结大全一、烧结原理1. 烧结是指将粉末材料在一定温度下加热,使其颗粒间发生结合,形成致密的块状产品。
烧结的基本原理是固相扩散,即热力学上的固相之间的扩散过程。
2. 烧结过程中主要有三种力学过程,分别为颗粒间的原子扩散、颗粒间的表面扩散和颗粒间的体扩散。
这三种扩散方式相互作用,共同促进颗粒间发生结合。
3. 烧结过程中温度、时间和压力是影响烧结效果的重要因素。
通过控制这些参数,可以使烧结过程更加均匀和有效。
二、烧结设备1. 烧结设备主要包括热处理炉、烧结炉、烧结机等。
不同的烧结设备适用于不同的烧结材料和工艺要求。
2. 烧结设备的主要部件包括燃烧室、加热炉、炉膛、热风循环系统、控制系统等。
这些部件共同作用,实现对粉末材料的加热和烧结作用。
3. 热处理炉是常见的烧结设备之一,主要通过电阻加热、气体燃烧等方式对粉末材料进行加热处理,适用于各种金属和非金属材料的烧结工艺。
三、烧结工艺控制1. 烧结工艺控制是烧结过程中的关键环节,可以通过控制温度、时间、压力等参数,实现对烧结过程的精确控制。
2. 烧结工艺控制的主要方法包括PID控制、自适应控制、模糊控制等。
这些控制方法通过对烧结过程中的各个参数进行实时监测和调整,以实现对烧结过程的精确控制。
3. 在实际生产中,烧结工艺控制可以通过计算机控制系统实现自动化,提高生产效率和产品质量。
四、烧结材料选型1. 烧结工艺适用于各种粉末材料,包括金属粉末、陶瓷粉末、粉末冶金材料等。
根据不同的材料性质和要求,选择合适的烧结工艺和设备。
2. 烧结材料的选型考虑因素包括原料种类、粒度、成分、形状等。
根据不同的要求,选择合适的烧结材料,可以有效提高产品质量和生产效率。
3. 在烧结材料选型过程中,也需要考虑成本、资源利用率和环境保护等方面的因素,以实现经济、环保和可持续发展。
五、烧结工艺的应用1. 烧结工艺广泛应用于金属、陶瓷、粉末冶金、电子材料等行业。
在金属制品生产中,烧结工艺可以用于制造各种粉末冶金制品、焊接材料、钎焊材料等。
耐火材料是指能够在高温环境下保持结构完整性和抗热震性能的材料。
其中,烧结是耐火材料生产过程中重要的步骤之一,它通过高温下的化学反应和结晶使粉末颗粒紧密结合,形成固体块状耐火材料。
烧结的化学原理主要包括以下几个方面:
1. 预热:耐火材料的粉末颗粒首先经过预热,以去除其中的水分和挥发性有机物。
这个步骤通常在较低温度下进行,旨在防止颗粒在高温下可能发生的裂纹或爆炸。
2. 烧结:在预热之后,耐火材料的粉末颗粒被加热到高温,通常在材料的熔点以下。
高温下,粉末颗粒之间发生化学反应,原始的颗粒逐渐熔合在一起。
这个过程涉及到几种化学反应,如颗粒之间的表面扩散、颗粒的熔融和再结晶。
3. 冷却和固化:烧结完成后,耐火材料由于冷却而成为坚固的固体。
在冷却的过程中,材料内部的化学结构逐渐稳定,并形成相互连接的结构。
总的来说,烧结的化学原理涉及到颗粒间的化学反应、熔融和再结晶,这些过程使得耐火材料的颗粒能够均匀结合在一起,形成密实且坚固的结构。
需要注意的是,不同的耐火材料有不同的烧结机理和化学原理。
具体的烧结过程和化学反应可能会因材料的种类、成分和制备方法的不同而有所不同。
因此,在实际生产和应用中,具体的耐火材料和制备过程需要根据具体情况来进行选择和研究。
、烧结(1)、烧结基本原理烧结是粉末冶金生产过程中最基本的工序之一。
烧结对最终产品的性能起着决定性作用,因为由烧结造成的废品是无法通过以后的工序挽救的;相反,烧结前的工序中的某些缺陷,在一定的范围内可以通过烧结工艺的调整,例如适当改变温度,调节升降温时间与速度等而加以纠正。
烧结是粉末或粉末压坯,加热到低于其中基本成分的熔点温度,然后以一定的方法和速度冷却到室温的过程。
烧结的结果是粉末颗粒之间发生粘结,烧结体的强度增加。
在烧结过程中发生一系列物理和化学的变化,把粉末颗粒的聚集体变成为晶粒的聚结体,从而获得具有所需物理,机械性能的制品或材料。
烧结时,除了粉末颗粒联结外,还可能发生致密化,合金化,热处理,联接等作用。
人们一般还把金属粉末烧结过程分类为:1、单相粉末(纯金属、古熔体或金属化合物)烧结;2、多相粉末(金属—金属或金属—非金属)固相烧结;3、多相粉末液相烧结;4、熔浸。
通常在目前PORITE微小轴承所接触的和需要了解的为前三类烧结。
通常在烧结过程中粉末颗粒常发生有以下几个阶段的变化:1、颗粒间开始联结;2、颗粒间粘结颈长大;3、孔隙通道的封闭;4、孔隙球化;5、孔隙收缩;6、孔隙粗化。
上述烧结过程中的种种变化都与物质的运动和迁移密切相关。
理论上机理为:1、蒸发凝聚;2、体积扩散;3、表面扩散;4、晶间扩散;5、粘性流动;6、塑性流动。
(2)、烧结工艺2-1、烧结的过程粉末冶金的烧结过程大致可以分成四个温度阶段:低温预烧阶段,在此阶段主要发生金属的回复及吸附气体和水分的挥 发,压坯内成形剂的分解和排除等。
在PORITE 微小铜、铁系轴承中,用R 、B 、 O(Rapid Burning Off)来代替低温预烧阶段,且铜、铁系产品经过R 、B 、O 后会氧化,但在本体中可以被还原,同时还可以促进烧结。
2、中温升温烧结阶段,在此阶段开始出现再结晶,首先在颗粒内,变形 的晶粒得以恢复,改组为新晶粒,同时颗粒表面氧化物被完全还原,颗粒界 面形成烧结颈。
烧结过程的理论基础烧结就是将矿粉、熔剂和燃料,按一定比例进行配加,均匀的混合,借助燃料燃烧产生的高温,部分原料熔化或软化,发生一系列物理、化学反应,并形成一定量的液相,在冷却时相互粘结成块的过程。
一、烧结过程的基本原理近代烧结生产是一种抽风烧结过程,将矿粉、燃料、熔剂等配以适量的水分,铺在烧结机的炉篦上,点火后用一定负压抽风,使烧结过程自上而下进行。
通过大量的实验对正在烧结过程的台车进行断面分析,发现沿料层高度由上向下有五个带,分别为烧结矿带、燃烧带、预热带、干燥带和过湿带。
当前国内外广泛采用带式抽风烧结,代表性的生产工艺流程如图3—1所示。
1、烧结五带的特征(1)烧结矿带在点燃后的烧结料中燃料燃烧放出大量热量的作用下,混合料熔融成液相,随着高负压抽风作用和燃烧层的下移,导致冷空气从烧结矿带通过,物料温度逐渐降低,熔融的液相被冷却凝固成网孔状的固体,这就是烧结矿带。
此带主要反应是液相凝结、矿物析晶、预热空气,此带表层强度较差,一般是返矿的主要来源。
(2)燃烧带该带温度可达1350~1600度,此处混合料软化、熔融及液相生成,发生异常复杂的物理化学变化。
该层厚度为15~50mm 。
此高炉灰轧钢皮 (10~0mm ) 碎焦无烟煤 (25~0mm ) 石灰石白云石 (80~0mm ) 精矿富矿粉 (10~0mm )空气排出废气(热烧结矿)冷烧结矿图3—1 烧结生产一般工艺流程图带对烧结产量及质量影响很大。
该带过宽会影响料层透气性,导致产量低。
该带过窄,烧结温度低,液相量不足,烧结矿粘结不好,导致烧结矿强度低。
燃烧带宽窄主要受物料特性、燃料粒度及抽风量的影响。
(3)预热带该带主要使下部料层加热到燃料的着火温度。
一般温度为400~800度。
该带主要反应是烧结料中的结晶水及部分碳酸盐、硫酸盐分解,磁铁矿进行还原以及组分间的固相反应等。
(4)干燥带烧结料的热废气从预热带进入下层,迅速将烧结料加热到100℃以上,因此该带主要是水分的激烈蒸发。
烧结工艺的目的和原理烧结工艺是一种制备陶瓷、金属、合金等材料的工艺方法,其主要目的是将粉末材料在高温下加热,使其粒子之间产生相互结合和颗粒增大,从而形成致密的固体材料。
通过烧结,可以改善材料的力学性能和化学稳定性,提高材料的密度、硬度、强度和导电性等性能,并增加其使用寿命和可靠性。
1.粒子结合:烧结过程中,粉末颗粒间通过热作用力和压缩力相互结合,形成颗粒间的连接。
该连接可以是颗粒间的摩擦力和间隙力,也可以是颗粒间的化学键和晶格力。
当温度升高时,形成颗粒结合的力逐渐增强,使得粉末材料的孔隙度减小,粒径增大,颗粒之间的接触面积增大,从而提高材料的强度和致密度。
2.晶粒生长:烧结过程中,晶体表面的原子或分子在高温下扩散,并产生结晶生长。
这种晶粒生长包括晶核生成、晶体生长和晶界融合等过程。
随着温度的升高,晶粒生长速度加快,晶粒尺寸增大,从而使材料的晶界面积减少,晶格结构更加密集,提高材料的力学性能。
3.成分调整:烧结过程中,材料的成分会发生改变。
例如,由于一些元素会在高温下发生氧化、还原和挥发等反应,材料的成分可能发生偏离,从而改变材料的性能。
通过调整烧结条件,可以控制材料的成分,以获得所需的性能和化学稳定性。
4.特殊效应:在烧结工艺中,还存在一些特殊的效应,如颗粒饱满、表面收缩、孔隙扩散等。
这些效应通过烧结过程中的物理和化学变化,导致材料的结构和性能发生变化。
根据材料的需求,可以通过调整烧结条件来控制这些效应,以实现所需的材料性能。
总的来说,烧结工艺的目的是通过高温加热粉末材料,使其粒子间相互结合和颗粒增大,形成致密的固体材料;其原理主要包括粒子结合、晶粒生长、成分调整和特殊效应等。
通过控制烧结条件和方法,可以实现对材料性能的调控和优化,满足不同领域的应用需求。
一、烧结(1)、烧结基本原理烧结是粉末冶金生产过程中最基本的工序之一。
烧结对最终产品的性能起着决定性作用,因为由烧结造成的废品是无法通过以后的工序挽救的;相反,烧结前的工序中的某些缺陷,在一定的范围内可以通过烧结工艺的调整,2、4、熔浸。
上述烧结过程中的种种变化都与物质的运动和迁移密切相关。
理论上机理为:1、蒸发凝聚;2、体积扩散;3、表面扩散;4、晶间扩散;5、粘性流动;6、塑性流动。
(2)、烧结工艺2-1、烧结的过程粉末冶金的烧结过程大致可以分成四个温度阶段:1、低温预烧阶段,在此阶段主要发生金属的回复及吸附气体和水分的挥发,压坯内成形剂的分解和排除等。
在PORITE微小铜、铁系轴承中,用R、B、O(Rapid Burning Off)来代替低温预烧阶段,且铜、铁系产品经过R、B、O后会氧化,但在本体中可以被还原,同时还可以促进烧结。
2、中温升温烧结阶段,在此阶段开始出现再结晶,首先在颗粒内,变形的晶粒得以恢复,改组为新晶粒,同时颗粒表面氧化物被完全还原,颗粒界面形成烧结颈。
34段。
2-21、2、粉末的性质:包括颗粒大小;颗粒的形状与形貌;颗粒的结构;颗粒的化学组成。
3、压坯的物理性能:包括压制密度,压制残余应力,颗粒表面氧化膜的变形或破坏以及压坯孔隙中气体等。
4、烧结工艺参数:包括保温时间,加热及冷却速度,烧结气氛等。
2-3、烧结时压坯的尺寸与密度的变化在生产中对制品的尺寸与形状精度要求都非常高,因此,在烧结过程中控制压坯的密度和尺寸的变化是一个极为重要的问题。
影响烧结零件密度和尺寸变化的因素有:1、孔隙的收缩与清除:烧结会导致孔隙的收缩与清除,也就是使烧结体体积减小。
23、4、5、6、2-4、烧结前的准备工作核对烧结制品与烧结温度及网带速度是否合适,检查待烧结的制品,把不合格的压坯剔出,一般情况按工艺图纸的要求来检查,通常检查几何尺寸及偏差制品的单重即压坯的密度和压坯外观是否掉边缺角,分层裂纹,严重拉毛等。
陶瓷烧结原理陶瓷烧结是指将陶瓷粉末在一定的温度下进行烧结,使其颗粒之间发生结合,形成致密的块状材料的过程。
烧结是陶瓷工艺中的重要环节,其原理和过程对最终产品的性能和质量具有重要影响。
下面将从烧结原理、影响因素和应用范围等方面进行详细介绍。
一、烧结原理。
陶瓷烧结的原理是在一定温度下,陶瓷粉末颗粒之间发生表面扩散和颗粒间扩散,使颗粒之间结合成块状材料。
在烧结过程中,首先是颗粒间扩散,即颗粒表面的原子或分子向颗粒内部扩散,使颗粒之间产生结合力。
随着温度的升高,颗粒表面扩散加剧,颗粒间的结合力增强,最终形成致密的块状材料。
二、影响因素。
1. 温度,烧结温度是影响烧结效果的关键因素,过低的温度会导致颗粒间扩散不足,无法形成致密材料;过高的温度则可能导致材料烧结过度,出现变形或开裂的情况。
2. 时间,烧结时间也是影响烧结效果的重要因素,过短的时间会导致烧结不完全,材料性能不达标;过长的时间则可能造成能耗浪费和生产效率低下。
3. 压力,在烧结过程中施加一定的压力可以促进颗粒间的结合,提高烧结效率和材料密度。
4. 添加剂,适量的添加剂可以改善陶瓷粉末的流动性和烧结性能,提高最终产品的质量。
三、应用范围。
陶瓷烧结广泛应用于陶瓷制品的生产过程中,如陶瓷砖、陶瓷器皿、陶瓷瓷砖等。
通过烧结工艺,可以使陶瓷制品具有较高的强度、硬度和耐磨性,满足不同领域的需求。
总结,陶瓷烧结是一项重要的陶瓷加工工艺,其原理是在一定温度下实现颗粒间的结合,影响因素包括温度、时间、压力和添加剂等,应用范围广泛,可用于生产各种陶瓷制品。
掌握烧结原理和技术,对于提高陶瓷制品的质量和性能具有重要意义。
烧结原理
烧结是一种将金属或非金属粉末通过热处理使其结合变硬的工艺。
它广泛应用于制造陶瓷、金属件和复合材料等产品。
烧结的原理是将粉末在高温下加热,使其表面熔化并黏合在一起。
在烧结过程中,粉末颗粒之间发生热扩散,使得颗粒接触面积增大。
随着温度升高,金属或非金属颗粒之间的原子迁移速度增加,有利于形成更密实的结合。
同时,由于粉末之间存在表面张力,烧结过程中颗粒表面逐渐熔化并形成颗粒间的接触点。
烧结的过程分为初烧结和返炉烧结两个阶段。
初烧结阶段,通过升高温度使颗粒间的结合更紧密,但仍然存在空隙。
返炉烧结阶段是在初烧结的基础上继续加热并施加压力,以进一步减小颗粒间的空隙,达到更高的密度和硬度。
烧结工艺的优势包括高材料利用率、高生产效率和良好的产品均匀性。
同时,烧结还可以用于制造复杂形状的产品,如陶瓷模具和金属零件。
然而,烧结过程中也存在一些问题,例如颗粒间的烧结不均匀、气孔和缺陷的产生等,这些问题需要在工艺设计和优化中加以解决。
总之,烧结是一种通过高温加热将粉末熔结在一起的工艺。
通过烧结,可以制造出高密度、硬度和耐磨的材料,广泛应用于各个领域。
烧结工艺的目的和原理烧结工艺是一种常见的金属粉末冶金加工方法,其目的是将金属粉末通过高温加热和压力处理,使其形成致密的块状物质。
这种工艺可以用于制造各种零部件和器件,具有广泛的应用价值。
一、烧结工艺的基本原理1. 金属粉末的选择在进行烧结工艺之前,需要选择适合该工艺的金属粉末。
通常情况下,粉末中的颗粒应该足够细小,并且颗粒大小应该均匀分布。
此外,还需要考虑到金属材料本身的特性以及所需制造出来的产品要求。
2. 压制成型在进行烧结工艺之前,需要将所选用的金属粉末进行压制成型。
这个过程通常会使用一些特殊设备来完成,如压力机等。
在这个过程中,需要对所选用的压力、温度以及时间等参数进行控制,以确保最终得到所需形态和尺寸。
3. 烧结处理经过压制成型之后,金属粉末就可以进行烧结处理了。
这个过程需要将金属粉末放入烧结炉中,进行高温处理,使其形成致密的块状物质。
在这个过程中,需要对温度、时间等参数进行控制,以确保最终得到所需的物理和化学性质。
二、烧结工艺的目的1. 提高金属材料的密度通过烧结工艺处理之后,金属材料可以得到更加致密的结构。
这是因为在高温下,金属粉末颗粒之间会发生熔融和再结晶等变化,从而形成更加紧密的晶粒结构。
这样可以提高材料的密度,并且使其具有更好的强度和韧性等性能。
2. 改善材料的机械性能通过烧结工艺处理之后,金属材料可以得到更好的机械性能。
这是因为在高温下,金属粉末颗粒之间会发生晶界扩散和再结晶等变化,从而改善了材料的晶界结构和力学特性。
这样可以使其具有更好的强度、韧性、耐腐蚀性等特点。
3. 提高产品制造效率通过烧结工艺处理之后,金属材料可以得到更加均匀的结构和尺寸。
这样可以提高制造效率,并且减少浪费和成本。
此外,烧结工艺还可以用于制造各种复杂形状的零部件和器件,从而扩展了制造范围和应用领域。
三、烧结工艺的应用1. 金属零部件制造烧结工艺可以用于制造各种金属零部件,如轴承、齿轮、弹簧等。
这些零部件具有高强度、高韧性、耐腐蚀等特点,并且可以满足各种机械设备的要求。
一烧结基本原理烧结是一种将粉末状物质通过加热处理,使其颗粒间发生结合,形成致密坚固固体的加工工艺。
烧结的基本原理是利用粉末颗粒间的表面扩散和粘结现象。
粉末颗粒间的表面扩散是指在高温下,粉末颗粒表面的原子或离子因能量梯度而发生位移,从而扩散到颗粒表面。
在颗粒接触面上,颗粒表面扩散相遇时,就会发生粒间结合。
而粘结是颗粒间相互吸附,并形成新的键合力。
烧结的主要工艺分为两个阶段:初级焙烧和二次烧结。
初级焙烧是将粉末颗粒在升温的重力作用下接触、聚结和烧结的过程。
通过初级焙烧可以使粉末颗粒间的结合力增强,颗粒之间的间隙减小,从而增加烧结体的密实性。
在初级焙烧过程中,粉末颗粒表面的扩散使颗粒间形成颗粒接触,再通过粘结力增强颗粒间的粘结,并最终使粉末颗粒相互结合成为一体。
二次烧结是在初级焙烧的基础上进行的再烧结过程。
在初级焙烧中已形成的颗粒结合体在二次烧结中会继续收缩,使得颗粒之间的间隙进一步减小,从而提高烧结体的致密性。
在二次烧结的过程中,粉末颗粒表面扩散再次发生,使得原本疏松的颗粒结合体进一步密实与凝结。
烧结的基本原理在于高温下的颗粒表面扩散和粘结,这些现象使粉末颗粒相互结合成为一体,从而形成坚固致密的烧结体。
烧结常用于金属和陶瓷等材料的加工过程中,可以改善材料的强度、致密性、耐磨性和导热性等性能。
烧结还可以制备各种复杂形状和高精度的工件,广泛应用于航空航天、汽车、机械、电子等领域。
同时,烧结也是一种高效的资源利用方式,可以回收再利用废弃粉末,减少资源浪费。
总之,烧结的基本原理是利用粉末颗粒间的表面扩散和粘结现象,在高温下使粉末颗粒相互结合成为一体,从而形成致密坚固的固体。
烧结是一种重要的材料制备工艺,具有广泛的应用前景和重要的经济意义。
一、烧结(1)、烧结基本原理烧结是粉末冶金生产过程中最基本的工序之一。
烧结对最终产品的性能起着决定性作用,因为由烧结造成的废品是无法通过以后的工序挽救的;相反,烧结前的工序中的某些缺陷,在一定的范围内可以通过烧结工艺的调整,例如适当改变温度,调节升降温时间与速度等而加以纠正。
烧结是粉末或粉末压坯,加热到低于其中基本成分的熔点温度,然后以一定的方法和速度冷却到室温的过程。
烧结的结果是粉末颗粒之间发生粘结,烧结体的强度增加。
在烧结过程中发生一系列物理和化学的变化,把粉末颗粒的聚集体变成为晶粒的聚结体,从而获得具有所需物理,机械性能的制品或材料。
烧结时,除了粉末颗粒联结外,还可能发生致密化,合金化,热处理,联接等作用。
人们一般还把金属粉末烧结过程分类为:1、单相粉末(纯金属、古熔体或金属化合物)烧结;2、多相粉末(金属—金属或金属—非金属)固相烧结;3、多相粉末液相烧结;4、熔浸。
通常在目前PORITE微小轴承所接触的和需要了解的为前三类烧结。
通常在烧结过程中粉末颗粒常发生有以下几个阶段的变化:1、颗粒间开始联结;2、颗粒间粘结颈长大;3、孔隙通道的封闭;4、孔隙球化;5、孔隙收缩;6、孔隙粗化。
上述烧结过程中的种种变化都与物质的运动和迁移密切相关。
理论上机理为:1、蒸发凝聚;2、体积扩散;3、表面扩散;4、晶间扩散;5、粘性流动;6、塑性流动。
(2)、烧结工艺2-1、烧结的过程粉末冶金的烧结过程大致可以分成四个温度阶段:1、低温预烧阶段,在此阶段主要发生金属的回复及吸附气体和水分的挥发,压坯内成形剂的分解和排除等。
在PORITE微小铜、铁系轴承中,用R、B、O(Rapid Burning Off)来代替低温预烧阶段,且铜、铁系产品经过R、B、O 后会氧化,但在本体中可以被还原,同时还可以促进烧结。
2、中温升温烧结阶段,在此阶段开始出现再结晶,首先在颗粒内,变形的晶粒得以恢复,改组为新晶粒,同时颗粒表面氧化物被完全还原,颗粒界面形成烧结颈。
3、高温保温完成烧结阶段,此阶段是烧结得主要过程,如扩散和流动充分地进行和接近完成,形成大量闭孔,并继续缩小,使得孔隙尺寸和孔隙总数均有减少,烧结体密度明显增加4、冷却阶段:实际的烧结过程,都是连续烧结,所以从烧结温度缓慢冷却一段时间然后快冷,到出炉量达到室温的过程,也是奥氏体分解和最终组织逐步形成阶段。
通常所说的温度,是指最高烧结温度,即保温的温度,一般是绝对熔点温度的1/2~4/5温度指数a=0.67~0.80,其低限略高于再结晶温度,其上限主要从经济及技术上考虑,而且与烧结时间同时选择。
2-2、影响烧结过程的因素:1、材料的性质,包括各种界面能与自由能:扩散系数;粘性系数;临界剪切应力,蒸气压和蒸发速率,点阵类型与结晶形态;异晶转变新生态等。
2、粉末的性质:包括颗粒大小;颗粒的形状与形貌;颗粒的结构;颗粒的化学组成。
3、压坯的物理性能:包括压制密度,压制残余应力,颗粒表面氧化膜的变形或破坏以及压坯孔隙中气体等。
4、烧结工艺参数:包括保温时间,加热及冷却速度,烧结气氛等。
2-3、烧结时压坯的尺寸与密度的变化在生产中对制品的尺寸与形状精度要求都非常高,因此,在烧结过程中控制压坯的密度和尺寸的变化是一个极为重要的问题。
影响烧结零件密度和尺寸变化的因素有:1、孔隙的收缩与清除:烧结会导致孔隙的收缩与清除,也就是使烧结体体积减小。
2、包裹的气体:压制成形时,可能在压坯中形成许多封闭的孤立孔隙,加热压坯量,这些孤立孔隙中的空气会发生膨胀。
3、化学反应:压坯内和烧结气氛中某些化学元素与压坯原料中含有一定量的氧发生反应,生成气体或挥发或残留在压坯中,使得压坯收缩或胀大。
4、合金化:两种或多种元素粉末间的合金化,一元素溶解于另一元素中形成固溶体时,基本点阵可能发生胀大或收缩。
5、润滑剂:当金属粉末中混有一定量润滑剂和将其压制成压坯时,在一定的温度下,混入的润滑剂被烧除使压坯产生收缩,可是若分解产生的气体物质不能到达烧结体表面时,则可能引起压坯胀大。
6、压制方向:在烧结时,压坯的尺寸变化,在垂直或平行于压制方向上是不等的,一般说,垂直方向(径向)尺寸变化率较大,平行方向(轴向)尺寸变化率较小。
2-4、烧结前的准备工作核对烧结制品与烧结温度及网带速度是否合适,检查待烧结的制品,把不合格的压坯剔出,一般情况按工艺图纸的要求来检查,通常检查几何尺寸及偏差制品的单重即压坯的密度和压坯外观是否掉边缺角,分层裂纹,严重拉毛等。
根据压坯的形状和尺寸确定其烧结方式(如站立、平躺以及排料等)。
再用气压喷嘴吹出残留在制品表面的粉尘。
特殊情况还要排高铝板烧结。
2-5、烧结后的整理工作在烧结完成后首先要对制品进行检查,把烧结不合格的零件剔出。
然后按产品的分类浸油并堆放整齐。
特殊情况下,产品要放在共摺机(滚桶)中去毛刺和把粘在一起的零件分开。
2-6、烧结炉废次品分析烧结废次品包括工艺上无法挽救的废品和通过重新处理可以转变为合格产品的“返烧品”。
1、变化与翘曲;2、起泡与裂纹;3、麻点;4、尺寸超差;5、过烧与欠烧;6、氧化与脱膜;7、金相组织缺陷(3)烧结炉的基本结构及网带式烧结炉简介为大量生产质优价廉的粉末冶金产品,烧结时必须严格控制升温速度,烧结的温度与时间,冷却速度与时间,冷却速度及炉内气氛等因素。
因此选择合适的烧结炉是粉末冶金生产中重要的一环。
3-1、烧结炉的分类按加热方式:可分为燃料加热式与电加热式;按生产方式:可分为间歇式与连续式;按烧结产品的传送方式连续烧结炉又分为网带式、辊床式、推舟式及步进梁式。
扬州PORITE轴承烧结炉是电加热、连续网带式。
3-2、连续式烧结炉的结构粉末冶金工艺对烧结炉的结构有如下要求:1、有密封的炉壳或马弗套的保持炉内的还原气氛,并防止空气进入;2、有平稳可靠的物料传送机构;3、有预热带,用以排除压坯内润滑剂及吸附的气体;4、有足够功率的高温烧结带,使制品有充分的烧结保温过程;5、有防止氧化和形成最终金相组织的水套冷却带;6、有调节控制加热速度,烧结温度和保温时间,冷却速度等的装置;7、有严格的温度控制系统;8、炉腔截面的温度分布均匀;9、加热元件需满足烧结温度条件的要求;10、电炉的开启和关闭,进料和出料时,不发生空气倒流入炉,炉内不应有水蒸气附着。
粉末冶金烧结电炉一般由预热带、烧结带、冷却带三个部份组成。
整个炉体结构纵向通常用马弗套将其贯通连成一个整体,炉管内通以保护气体(如图所示)。
烧结炉中三个带的作用如下:1、预热带:预热粉末压坯与烧除润滑剂;2、烧结带:以使压坯在规定温度下保温足够长的时间,从而获得烧结零件所需的物理-机械性能;3、冷却带:包括预冷带和水套冷却带。
以使压坯从高温缓慢冷却到再结晶温度,然后快速冷却以得到产品的最终组织结构。
3-4、网带式烧结炉简介网带式烧结炉是烧结铁基与铜基制品最常用的烧结炉。
网带是用耐热合金制成,一般情况最高烧结温度<1150℃,网带的宽度和炉膛的尺寸按照产品的大小和多少来选择,网带由传动装置使环状网带在炉膛内作连续的循环运动来达到物料传送的目的。
产品可装在铁网中也可直接放在网带上,随网带移动,使压坯进行预热、烧结、冷却最后由出口处出炉。
其具体操作过程如《300MM烧结炉操作作业标准》新近应用的R.B.O.装置,就是用煤气或液化石油气直接燃烧加速脱腊的方法,采用RBO方式可缩短预热带的长度,节省了设备占地面积,而且有利于排出润滑剂蒸汽,大量节约保护气,同时大幅度提高炉子的产量。
其具体操作过程如《R.B.O操作程序标准》。
(4)烧结气氛4-1、烧结气氛的作用使用烧气氛的目的在于防止烧结制品氧化,控制碳势,排除杂质,净化炉气。
选择制品烧结气氛的原则是:1、烧结后制品的组分不蜕变。
即不氧化不脱碳。
2、能还原粉末颗粒表面氧化膜。
3、对烧结炉的加热元件、传送带、耐火材料腐蚀性小。
4、使用安全。
5、原料丰富,容易制取,成本低廉。
4-2、烧结气氛的种类烧结气氛可分为还原性、真空及中性(惰性)、氧化性、渗碳性(或脱碳性),氮化性等类型。
1、还原性气氛:这是最普通的烧结气氛。
工业使用的有H2、75%H2+25%N2(分解氨),煤气放热型转化气氛和吸热型转化气氛。
2、真空及中性(惰性)气氛:这类烧结气氛多用于原料对气氛有一定的溶解度或气氛可能发生有害的化学反应情况时。
真空烧结时,压坯中有有效成份的蒸汽压都必须很低。
3、氧化性气氛:包括空气、氧气或氧气中掺有空气的弱氧化性气氛。
适用于烧结那些不活泼金属或以金属氧化物为原料的铁氧体、金属陶瓷等。
铁、铜基零件在空气中预氧化烧结也是采用氧化性气氛。
4、氮基气氛:纯氮基气氛不能还原粉末表面氧化薄膜,容易造成烧结制品的氧化脱碳。
因此工业上采用的氮基气氛中常为N2>90%;碳氢化合物气体0.25~5%;H 25%;CO0.5~5%。
分解氨气氛:分解氨是由液氨气化在催化剂作用下加热,分解得到的含氢气75%,氮气25%的混合气。
其化学反应为:2NH 3→3H 2+N 2_22千卡液氨分解工艺流程为:分解氨具有可燃性与爆炸危险性,当与空气混合时,有爆炸的可能。
因此,使用分解氨气氛时,电炉在送电升温前必须先向炉内通入保护气氛,将炉内空气完全排除。
具体操作过程如《20、40、70 m/Hr 分解炉操作作业标准》以及《AX 分解炉露点、残氨测定标准》。
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