烧结是为粉末加热到高于大约绝对熔点一半的温度,粉末颗粒会粘结在一起的热处理过程。各种烧结的共同点是在粉体压坯强度升高时,伴随表面积的缩小。这是因为在烧结温度下发生原子运动,逐渐形成颗粒间的结合造成的。
液相烧结是混合粉末在烧结温度下,在固相颗粒间形成液相,液相的形成可以由一种低熔点粉末熔化,或者两种粉末形成共晶相,或者将低熔点预合金粉末加热到两相区,形成液相。液相烧结是液相在固体颗粒间产生的毛细管力促使粉末体快速致密化,毛细管力是相当大的内力,无须施加外力。
固相烧结包括单相烧结,混合固相烧结,人们对此研究很多,应用也很多,但尚缺乏定量的研究。固相烧结和液相烧结同属无压烧结。
无压烧结在烧结之前经冷压成坯,然后进行烧结,应使无压浸渍烧结在压坯烧结之前达到一定的致密度。
固相烧结过程中包括第二固相,压坯均匀化,活化烧结,它类似于液相烧结,第二固相可以加快颗粒间的结合。
常用热压烧结的原理概述
人造金刚石制品生产中,应用较多的是热压烧结。将混合粉加热到一定温度后,施加压力使其致密化。
1.普通热压 应用较普通的是将混合粉装入模具后首先给自身电阻加热,达到一定温度后加压致密化,也有用中频感应加热,箱式炉加热等。
2.电火花热压烧结语 电火花热压烧结,在加热初期施一轻压,通电后粉末颗粒放电,加热收缩,压头自动跟踪使其不发生长弧放电,放电过程结束后加重压,这时靠电阻加热均匀化成型。
电火花烧结的优点如下:因粉末颗粒间的放电,可击穿粉末表面的氧化皮和吸附气体,然后将它们排除,改善烧结质量十分明显,是先进的生产工艺;电火花烧结烧结时间短,约几秒到几分钟;节能,适用于烧结金刚石工具和超耐热材料。
3.热等静压烧结语 热等静压烧结是指把压坯装入耐热柔性包装物中,放到容器中通高压高温氦气实现烧结,热等静压烧结各向压力相等,烧结体致密化程并高,也可以用于热压或无压烧结件的二次致密化处理,这种烧结方法应用不普遍,价格也高。
液相烧结中还有无压浸渍烧结,压坯的施压方式也有用冷等静压制成压坯的,冷等静压的传压介质可以用高压油,气,水等。