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zzy1989

新虫 (小有名气)

[求助] 粉末冶金烧结过程

请教各位大神，在粉末冶金过程中有烧结流程，经过烧结后，坯块体积会减小，坯块中的孔洞会被压实，求解释？？？？
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1楼2012-10-13 22:19:45
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avinhuanhuan

金虫 (初入文坛)

【答案】应助回帖

感谢参与，应助指数 +1
烧结的基本理论
《粉末冶金基础教程——基本理论与应用》（华南理工大学出版社）
此内容来自于粉末冶金的相关知识，粉末在高温环境中，会产生烧结现象。烧结过程中，烧结体会发生体积收缩，这是个热力学问题。孔隙的收缩乃至消失和烧结颈长大具有同样的扩散过程，该扩散过程具有孔位的扩散和等量的原子反方向的扩散，由此可以解决许多烧结过程的动力学问题。
1、烧结驱动力
粉末颗粒的外表面称为自由表面。压坯表面能是指固-气表面能的总和。与压坯同样体积的致密材料相比，粉末压坯具有的自由表面能要大得多，处于高能状态。烧结过程中，通过颗粒的合并以及孔隙的收缩乃至消失使得整个压坯系统表面能减小。因此简单的说，烧结过程最基本的驱动力是表面能的减低，而且，粉末越细，压坯具有的表面能越大，烧结的驱动力就越大。
烧结体作为一个粉末系统，具有使烧结进行下去的能量条件，即具备烧结驱动力，那么这个能量条件是如何转化为应力条件来“驱动”扩散过程的呢？
比表面能（J/m2）or（N/m）
表面张力，液体、固体，在表面产生一个应力，是固体表面曲率的函数，叫做拉普拉斯力。对于任一弯曲表面，由表面张力产生的拉普拉斯力
，（8-1）
表示弯曲表面的表面张力， ， 表示弯曲表面的曲率半径，互相垂直。
对于一个凸表面，曲率半径为负，产生的压力为拉伸应力；对于一个凹表面，曲率半径为正，产生的应力为压应力。
上式（8-1）可以表示弯曲程度不同的颗粒表面或孔隙表面所受的应力状态。
将拉普拉斯公式应用于烧结，可以柑橘典型的烧结模型推导出粉末烧结过程的物质迁移机理，它是定量烧结基本理论最核心的成果。
两球模型如右，接触的部位称为烧结颈，以烧结颈的扩展、拓宽和生长以及两球心距离的缩短表示烧结过程的进行。
球形粉末的半径是a，接触部烧结颈的宽度2x，颈部凹处的曲率半径是 。颈部区的应力分布如下，
颈部表面是一个马鞍面，两个主曲率半径分别是x和 ，定义x为正，因为在颗粒内；定义 为负，因为半径中心在孔隙中。将（8-1）应用到颈部表面，成为 由于x>> ，可以忽略1/x这一项，颈部受到如下式的拉应力： ，计算表明，烧结初期 很小时，如果绝大多数金属的 值为1~1.5N/m，则对于极小的 ，如0.1um，颈部受到的拉应力将达到100-150MPa。烧结初期的孔隙受到向孔隙中的拉应力如此之大，难怪它要收缩。及时不施加外力，烧结过程也是一个收缩的过程。尤其烧结初期尤其如此。

2、粉末氧化
颗粒表面的氧化物阻碍了纯金属组员的扩散，导致烧结体密度低和强度低。铝粉表面氧化物的厚度约0.01um，将冷压的压坯包在铝箔中，在可控气氛中逐渐加热到600℃后保温，以使片状颗粒表面的水合化的氧化物分解。
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2楼2012-10-14 15:15:19
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