类型
粉末冶金烧结炉主要是电炉。烧结电炉分为电阻烧 结炉和感应烧结炉两大类,电阻烧结炉使用较多。
电阻烧结炉是通过电热元件将电能转变为热能用来进行烧结的电炉;按炉内使用气氛和度,电阻烧结炉分为普通气氛电阻烧结炉和真空电阻烧结炉;按炉子 结构型式,电阻烧结炉分为竖式电阻烧结炉和卧式电 阻烧结炉;按作业性质,电阻烧结炉分为间断式电 阻烧结炉和连续式电阻烧结炉;按加热方式,电阻烧结炉又分为间接加热式电阻 烧结炉和直接加热式电阻烧结炉。
感应烧结炉是利用电磁感应在金属内激励 出电流使其加热的电炉;按炉内使用气氛和真空度,感应烧结炉亦可分为普通气氛感应烧结炉和真空感应烧结炉;按炉子结构型式,感应烧结炉亦可分为竖式感应烧结炉和卧式感应烧结炉;按作业性质,感应烧结炉亦可分为 间断式感应烧结炉和连续式感应烧结炉。此外,感应烧结炉按使用的频率,可分为中频感应烧结炉(sooHz一 lokHZ)和高频感应烧结炉(70一ZookHz)。
烧结理论
粉末冶金烧结理论有关烧结驱动力、烧结过程中物质迁移的方式和烧结致密化动力学的理论。 烧结可分为固相烧结和液相烧结两类。在固相烧结中,主要的烧结机理有粘性流动、蒸发凝聚、表面扩 散、体积扩散、晶界扩散等几种。
(1)粘性流动。烧结 早期粉末颗粒间的粘结 可视为在表面张力的作/尸~\ 用下,颗粒发生类似粘l、 性液体的流动。烧结的、。剧l 两球模型如图所示,其、试l/ 烧结颈半径x和烧结时厂}一、\ 间t满足关系式:扩OCt。
(2)蒸发一凝聚。粉末颖, 粒球表面处的蒸气压高\/ 于烧结颈凹面的蒸气 压,蒸气可在球表面产烧结的两球几何模型 生,重新在烧结颈上凝 聚,使烧结颈长大。此机构的特征方程为:扩cct。此 机构对某些蒸气压在烧结温度下较高的物质有一定作用。
(3)体积扩散。烧结颈处空位浓度高于颗粒的其他 部位,空位将通过颗粒内部向球表面扩散,原子向烧结 颈方向扩散,使烧结颈长大。此机理的特征方程为:扩 o=t。
(4)表面扩散:。物质通过表面扩散向烧结颈迁移, 特征方程为:了cct。
(5)晶界扩散。原子能通过晶界 向烧结颈扩散。晶界扩散系数较体积扩散系数大得多, 因此晶界对烧结有重要意义。此机构的特征方程为: x6cct。 实际的烧结过程非常复杂,往往同时包括上述多 个机理。在较低温度时,表面扩散有较大作用;在较高 温度时,特别是烧结后期,即形成闭孔后,体积扩散和 晶界扩散对致密化起主要作用。表面扩散和蒸发一凝 聚过程只使闭孔球化。
根据这些情况,已有学者提出了多种烧结机理综合作用的烧结理论。 在液相烧至靛丈程中,烧结机理有以下3种。
(1)颗粒重排。液相的毛细管吸力使颗粒重新排列,以尽可能 密堆,密度迅速增加。此机理发生在液相大量产生的烧 结初期。
(2)溶解一析出机理。固体顺粒中曲率大的部位在液相中的溶解度大,溶质通过液相向低浓度部位, 即曲率小的部位迁移,并析出。
(3)骨架形成,固相烧 结机构。当固体颗粒彼此接触后,烧结主要以固态扩散的方式进行。前两种机理的特征方程分别为:(1)△V/ V。~3天r一It‘+之;(2)△v/V。=sK,r一‘tl/3。式中△V/V。 为体积收缩率;r为原始颗粒半径;t为烧结时间。