粉末冶金原理P2第一二章讲述.ppt

Kingery-Berge方程：ρ=X2/4ax5/a2=80DvγΩ/KT.t 孔隙收缩动力学方程 孔隙表面的过剩空位浓度Cv=Cv o γΩ/（kTr） 若孔隙表面至晶界的平均距离与孔径处于同一数量级，则空位浓度梯度▽Cv=Cv o γΩ/（kTr2）由Fick第一定律dr/dt=-Dv’▽Cv =-DvγΩ/（kTr2）  分离变量并积分ro3-r3=3γΩ/（kT）.Dv t.线收缩率动力学方程：由第二烧结几何模型△a/a=1-Cosθ=2Sin2(θ/2) =2(θ/2)2 θ=x/a很小 =x2/2a2 =△L/L  与Kingery-Berge烧结动力学方程联立 △L/L o =[(20γΩDv/21/2kT)2/5t2/5  △L/Lo可用膨胀法测定 实验验证： ln△L/Lo—lnt作曲线 其斜率为2/5 4 表面扩散 基本观点： 1）低温时，表面扩散起主导作用 高温下，让位于体积扩散 2）细粉末的表面扩散作用大 3）烧结初期孔隙连通，表面扩散的结果导致小孔隙的缩小与消失，大孔隙长大 烧结后期表面扩散导致孔隙球化 4）金属粉末表面氧化物的还原，提高表面扩散活性 两者的扩散激活能差别不大 但Dv oDso，故D vDs烧结动力学方程Kuczynski: x7/a3=(56Dsγδ4/k T).tRocland: x7/a3=(34Dsγδ4/k T).tδ为表面层厚度，采用强烈机械活化可提高有效表面活性的厚度，从而加快烧结速度 5 晶界扩散晶界是空位的“阱”（Sink） 对烧结的贡献体现在：1）晶界与孔隙连接，易使孔隙消失2）晶界的扩散激活能仅体积扩散的一半 Dgb》Dv3）细粉烧结时，在低温起主导作用 并引起体积收缩烧结动力学方程x6/a2=(960Dgbγδ4/k T).t （δ=晶界宽度） 6 烧结机构的动力学特征方程总结通式：Xm/an=F(T).t Mechanism Transport path source→sink m n Viscous flow interior of the sphere to neck 2 1 Surface diffusion Sphere surface near the neck to neck 5 2 Evaporation-condensation Sphere surface to neck 3 1 Volume diffusion GB to neck.near neck sphere surface to neck 5 2 Grain boundary diffusion Grain boundary(GB) to neck 6 2 1）在某一烧结期间，很可能有几种机构同时起作用 2）具体的主导烧结机构取决于粉末材质，粉末粒度，粉末颗粒的致密程度，表面状态，活化与否，烧结温度和烧结气氛 烧结机构的判断方法 1）指数法 实际结果不是整数，而是小数 具有模糊性 难以给出准确的烧结机理信息 §5 烧结机构对烧结过程的贡献 2）烧结图 描述粉末的烧结行为的十分有效的工具.以烧结颈尺寸为纵坐标 烧结时间作横坐标 研究两者间的对应关系和烧结阶段 各分界线表示相邻两烧结机构对烧结的贡献各为50% 两相邻烧结机理对烧结颈长大的贡献相同 Ag粉的烧结图 续“第四章 单元系烧结”课件 第五章 多元系固相烧结 §1互溶系固相烧结 1 概述在P/M技术中很少采用单一组份的粉末体系的烧结，而以多组元体系为主 在铁基P/M过程中 发挥合金元素的复合强化效果 一般添加合金元素 提高材料的综合力学性能 元素混合粉与预合金粉末工艺性能的比较 Processing Mixed powder Prealloyed Powder Sintering cycles Longer time Shorter time Uniform composition Poor Best Cost Low Higher Flexibility in compositions Best Poor compactability best Poor 与单元系粉末烧结比较 多元系粉末固相烧结体系的烧结体: 1) 发生基本的微观结构演化（即孔隙尺寸、形状的改变和数量变化） 2) 发生组元间的合金化过程 牵涉到 溶解反应，合金化反应，固态扩散 固态扩散是一缓慢的过程 对合金化的均匀化速度起控制作用 合金化