粉末燒結(jié)是粉末冶金工藝中的基本工序之一，燒結(jié)可以使粉末成形的坯塊由顆粒聚集體轉(zhuǎn)變?yōu)榫w結(jié)合體的材料或制品。為了讓粉末冶金燒結(jié)件質(zhì)量過關(guān)，在此工序中一定要格外注意，避免相關(guān)制品存在瑕疵。那么粉末燒結(jié)工藝機(jī)制對(duì)其制品有著怎樣的意義？

粉末燒結(jié)包括將生壓坯（壓制的粉末零件）的溫度升高到一定水平，并將其在該溫度下保持一定的時(shí)間。燒結(jié)溫度通常在粉末金屬的熔點(diǎn)的70％至90％之間。這將導(dǎo)致在壓塊中壓在一起的粉末顆粒之間發(fā)生粘結(jié)機(jī)制。壓坯內(nèi)的結(jié)合很弱，并且該壓制的未燒結(jié)部件通常具有剛好足以處理的結(jié)構(gòu)完整性。燒結(jié)過程中發(fā)生的粘結(jié)大大增強(qiáng)了零件的強(qiáng)度。

燒結(jié)機(jī)制

在燒結(jié)過程中，單個(gè)的顆粒結(jié)構(gòu)消失，材料形成塊狀。常規(guī)燒結(jié)不會(huì)消除零件中的所有孔隙，但是會(huì)進(jìn)一步降低孔隙率。除了減小體積之外，燒結(jié)還可以隔離生坯中互連的開放孔隙的區(qū)域。這些孤立的區(qū)域由于與外界隔絕而成為封閉的孔隙。燒結(jié)是粉末中較早的加工階段所必需的添加劑燃燒掉的特征。消除不再需要的成分（例如潤(rùn)滑劑，粘合劑和抗絮凝劑）對(duì)于維持產(chǎn)品材料的純度至關(guān)重要。除了增加河北燒結(jié)零件材料的強(qiáng)度和密度外，燒結(jié)還增加了延展性，導(dǎo)熱率和電導(dǎo)率。收縮將在燒結(jié)過程中發(fā)生，但將在控制制造過程因素時(shí)計(jì)算得出。

在燒結(jié)過程中引起粘結(jié)的機(jī)理多種多樣且復(fù)雜。發(fā)生粘結(jié)的主要機(jī)理被認(rèn)為是擴(kuò)散，機(jī)理會(huì)根據(jù)制造工藝因素和粉末特性而變化?？赡馨殡S擴(kuò)散發(fā)生的其他一些機(jī)制是塑性流動(dòng)，重結(jié)晶，晶粒長(zhǎng)大，液相材料傳輸和氣相材料傳輸。不同類型的鍵合的物理特性可能不同。下面說明了通過兩種不同機(jī)制進(jìn)行的粒子鍵合。擴(kuò)散結(jié)合縮小了顆粒之間的距離，從而減小了空間。相材料傳輸增加了材料，同時(shí)保持了顆粒之間的距離相等。

燒結(jié)過程中的粘結(jié)機(jī)制復(fù)雜且不同，但是，由于減小的表面積，實(shí)現(xiàn)這種粒子粘結(jié)的主要驅(qū)動(dòng)力被認(rèn)為是能量的減少。具有較大表面積的粉末將具有較高的粘結(jié)力，并降低了該勢(shì)能。

在燒結(jié)過程中也會(huì)發(fā)生不同金屬粉末的合金化。燒結(jié)溫度必須始終低于至少一種粉末成分的熔化溫度。在某些情況下，燒結(jié)溫度高于一種材料的熔點(diǎn)，但低于另一種材料的熔點(diǎn)。這稱為液相燒結(jié)。液相燒結(jié)可以消除孔隙并生產(chǎn)出具有優(yōu)異材料性能的零件。

燒結(jié)工藝

定義粉末燒結(jié)操作的主要變量是時(shí)間，溫度和爐內(nèi)氣氛。燒結(jié)溫度通常為粉末熔點(diǎn)的0.7至.9。燒結(jié)時(shí)間取決于制造工藝因素和材料。例如，鎢被燒結(jié)了相當(dāng)長(zhǎng)的時(shí)間。不同工藝和材料的標(biāo)準(zhǔn)工業(yè)粉末燒結(jié)時(shí)間從8分鐘到10小時(shí)不等。

在粉末燒結(jié)過程中，控制氣氛至關(guān)重要。燒結(jié)中的氣氛的目的是控制滲碳和脫碳，防止氧化并除去現(xiàn)有的氧化物，防止有害的化學(xué)反應(yīng)并幫助燃燒掉添加劑。用于工業(yè)粉末工藝的常見氣氛是一氧化碳，離解的氨，氫，部分燃燒的天然氣和惰性氣體（例如氬氣或氦氣）。有時(shí)零件也會(huì)在真空中燒結(jié)。真空燒結(jié)主要適用于難熔金屬和不銹鋼。

生坯的燒結(jié)分為三個(gè)階段。首先，將粉體進(jìn)行預(yù)熱。預(yù)熱會(huì)將零件升高到相對(duì)較低的溫度，從而燒掉添加劑。預(yù)熱還將開始加強(qiáng)零件之間的結(jié)合，從而提高下一階段的完整性。在第二階段，將溫度升高至燒結(jié)溫度，并保持一定的持續(xù)時(shí)間，以實(shí)現(xiàn)所需的粘結(jié)量。隨著零件在第三階段冷卻，溫度降低。在冷卻期間將工件保持在受控的爐內(nèi)氣氛中對(duì)于防止河南燒結(jié)齒輪零件與環(huán)境之間發(fā)生不必要的化學(xué)反應(yīng)至關(guān)重要。

在工業(yè)粉末制造中，它們有兩種類型的熔爐，分批式和連續(xù)式。在間歇式爐中，將少量零件放入爐中，進(jìn)行整個(gè)燒結(jié)過程，然后將其取出。連續(xù)式熔爐提供貫穿生產(chǎn)的流量，并在制造過程的三個(gè)階段（預(yù)熱，燒結(jié)和冷卻）具有三個(gè)區(qū)域。運(yùn)動(dòng)帶通過腔室連續(xù)供應(yīng)零件。加熱門可以快速打開和關(guān)閉，以允許零件通過，同時(shí)保持熱量進(jìn)入。皮帶以正確的速度行進(jìn)，以在每個(gè)腔室內(nèi)為零件提供正確的時(shí)間。穩(wěn)定的產(chǎn)品和高生產(chǎn)率使連續(xù)式熔爐成為粉末燒結(jié)的常見選擇。雖然分批操作的熔爐生產(chǎn)率較低且使用頻率較低，它們確實(shí)提供了對(duì)氣氛的更多控制，因此也提高了零件的純度。真空氣氛通常只能由間歇式爐提供。

孔隙率，浸漬和滲透

孔隙率是粉末加工材料的特征。在某些情況下，目標(biāo)是減輕或消除孔隙。在其他情況下，需要一定程度的孔隙率。如所討論的，生坯內(nèi)部存在孔隙?？梢酝ㄟ^壓制壓塊的壓力水平在一定程度上控制生壓塊中的孔隙率。如果壓塊沒有完全壓緊，則比完全壓緊會(huì)產(chǎn)生更多的孔隙。實(shí)際上，在松散燒結(jié)中，根本沒有壓制粉末，從而為特殊部件（例如金屬過濾器）實(shí)現(xiàn)了非常高的孔隙率。

金屬中孔隙率的測(cè)量通常量化為材料中空白空間的百分比。低于10％的是低孔隙率，低于10％-20％的是中等孔隙率，超過25％被認(rèn)為是高度多孔的材料。壓制的壓坯中的孔隙率大多數(shù)是互連的孔隙率，其中孔隙的網(wǎng)絡(luò)向外部環(huán)境開放。在燒結(jié)過程中，孔隙的體積減小了，并且許多空隙與主要的孔隙網(wǎng)絡(luò)和外部環(huán)境隔離開來。當(dāng)孔隙在材料內(nèi)隔離時(shí)，不再將其視為開放孔隙，而是封閉孔隙。

浸漬是用流體填充金屬中的孔。這通常用于生產(chǎn)自潤(rùn)滑組件，例如軸承和齒輪。在這些情況下，通常將粉末加工過的粉末冶金燒結(jié)件浸泡在熱油中。零件的體積通常為10％-30％。有時(shí)零件會(huì)被聚合物樹脂浸漬，以防止其他物質(zhì)進(jìn)入孔中或協(xié)助進(jìn)一步加工。

滲透是用一種熔點(diǎn)比基礎(chǔ)材料低的另一種金屬填充金屬的孔。將滲透金屬加熱到高于其熔點(diǎn)但低于多孔金屬部件的熔點(diǎn)的溫度。使液態(tài)金屬進(jìn)入多孔網(wǎng)絡(luò)并固化，用固態(tài)金屬填充孔。滲透會(huì)產(chǎn)生具有特殊機(jī)械性能的零件。銅中滲透的鐵是制造業(yè)中此過程的常見示例。

如前所述，在粉末加工過程中，細(xì)孔可能會(huì)被隔離。相互連接的，開放的（非隔離的）孔的數(shù)量是浸漬和滲透的關(guān)鍵因素。材料不能進(jìn)入與外界環(huán)境隔離開的毛孔?？梢酝ㄟ^使零件飽和所需的流體量來測(cè)量開孔率。