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燒結(jié)爐廠家整理這篇文章是為了幫助自己，體系地了解粉末冶金這個L域。文章開頭簡述了粉末冶金的背景和工藝，然后按照常規(guī)粉末冶金的工藝流程，依次總結(jié)了粉末的生產(chǎn)，壓制和燒結(jié)這三個部分。在壓制和燒結(jié)（粉末冶金的主要環(huán)節(jié)）這兩個部分，都會先做概述，接著介紹原理和工藝。大家可以通過目錄一覽粉末冶金學的整個知識體系。

1 簡述1.1 粉末冶金一種以金屬粉末為原料，經(jīng)壓制和燒結(jié)制成各種制品的加工方法。特點：能生產(chǎn)其他方法無法生產(chǎn)的材料（多孔材料、含油軸承、假合金、難溶金屬、硬質(zhì)合金、金屬陶瓷、許多復合材料）；生產(chǎn)其他方法也能生產(chǎn)的材料，但材料性能更為優(yōu)異：高合金鋼（高速鋼、不銹鋼、超合金）；JN省材的先進制造技術(shù)。應(yīng)用：機械結(jié)構(gòu)零件（汽車零部件），工具材料（硬質(zhì)合金）。1.2 粉末冶金工藝

1.2.1 常規(guī)粉末冶金工藝

粉末準備：包括粉末生產(chǎn)（霧化法Atomization，還原法Reduction，電解法Electrolysis，機械合金化）和粉末混合（合批Mixing或混合Blending）粉末壓制Compaction：大多在機械壓機、液壓機或氣壓機上完成。模壓成形

3. 燒結(jié)Sintering：燒除（預燒）階段，高溫燒結(jié)，冷卻。輔助處理：致密化Densification和J整Sizing，浸漬Impregnation和熔滲Infiltration。

1.2.2 特殊粉末冶金工藝

成形方法不局限于模壓：連續(xù)成形、注射成形、漿料成形、高能成形……不一定必須有三個基本工序：粉末松裝燒結(jié) ……工序可以合并：熱成形 、高能成形、噴射沉積…… 新材料、新工藝：納米材料、3D打印......其他：粉末軋制Powder Rolling， 噴射沉積Spray Deposition，粉末擠壓Powder Extrusion.

1.2.3 工藝流程一覽

2 粉末及其生產(chǎn)2.1 粉末

2.1.1 相關(guān)概念（從宏觀到微觀）

粉末（粉末體）：粒度小于1000µm的顆粒的集合體（包括固體顆粒與顆粒間的孔隙）。粉末顆粒（particle）：組成粉末的固體微粒。一次顆粒（單顆粒）（single particle）：制粉過程中Z先制成的能夠獨立存在并相互分開的顆粒。二次顆粒（secondary particle）:二個或二個以上的一次顆粒聚集而成的有一定結(jié)合強度的顆粒聚集體。團粒：單顆粒或二次顆粒靠范德華引力粘結(jié)而成的聚合體。二次顆粒示意圖：c晶粒，a2一次顆粒，b二次顆粒，a單顆粒。一次、二次顆粒內(nèi)部都可能存在孔隙。

2.1.2 粉末性能

化學性能：主要指粉末的化學組成。雜質(zhì)類型：與主成分結(jié)合，形成固溶體或化合物的金屬或非金屬；原料機械夾雜；表面吸附物；制粉過程中帶進的雜質(zhì)。雜質(zhì)O含量測定：氫損值；酸不溶物法—ISO-4496物理性能：顆粒形狀及結(jié)構(gòu)，粒度/粒度組成/孔隙度：費歇爾微粉粒度分析儀（F.S.S.S.），（克）比表面積：B.E.T.法，顆粒密度：比重瓶法，顆粒顯微硬度，熔點，熱學、 電學、 磁學、光學性質(zhì)等。工藝性能松裝密度Apparent Density：粉末在自然充填容器時，單位體積內(nèi)自由松裝粉末體的質(zhì)量。振實密度Tapping Density：粉末裝于容器內(nèi)，在規(guī)定條件下，經(jīng)過振動敲打后測得的粉末密度。流動性Flowability：一定量粉末(50g) 流經(jīng)標準漏斗Tunnel所需的時間。還可采用粉末自然堆積角Natural Angle of Repose試驗測定流動性。壓制性Compactability：包括壓縮性Compressibility（粉末被壓緊的能力）和成形性Formability（壓制后，粉末壓坯保持形狀的能力）。

2.1.3 粉末粒度

粒度Particle Size：以mm或μm的表示的顆粒的大小稱顆粒直徑，簡稱粒徑或粒度。粒度對單顆粒而言，而粒度組成則指整個粉末體。但是通常說的粉末粒度包含有粉末平均粒度的意義。級別平均粒徑范圍，μm粗粉150～500中粉40～150細粉10～40極細粉0.5～10超細粉＜0.1粒徑（用直徑表示的顆粒大小）基準：幾何學粒徑dg，當量粒徑de，比表面粒徑dsp，衍射粒徑dsc。粒度分布Particle Size Distribution：具有不同粒徑的顆粒占全部粉末的百分含量稱粉末的粒度組成。粒度分布基準 ：個數(shù)/長度/面積/質(zhì)量基準分布頻度：Di級粉末顆粒數(shù)與總顆粒/重量/體積數(shù)之比 100%相對頻度：單位尺寸(微米)上的頻度數(shù)Relative Frequency平均粒度Mean Particle Size粒度測定粒徑基準方法名測量范圍，μm粒度分布基準幾何學粒徑篩分析光學顯微鏡電子顯微鏡＞40500～0.210～0.01質(zhì)量分布個數(shù)分布個數(shù)分布當量粒徑重力沉降離心沉降50～1.010～0.05質(zhì)量分布質(zhì)量分布比表面粒徑氣體吸附氣體透過20～0.00150～0.2比表面積平均徑比表面積平均徑光衍射粒徑光衍射X光衍射10～0.001 0.05～0.0001體積分布體積分布2.2 粉末生產(chǎn)按制粉過程中有無化學變化，大體上可分為：機械法：物理化學法：球磨法、錘式破碎法、旋渦研磨法、用高壓水或氣體霧化液體金屬法、離心霧化。還原氧化物與鹽類、電解水溶液、電解熔鹽、熱離解羰基化合物、晶間腐蝕法。工業(yè)上三大制粉方法：霧化法Atomization：直接擊碎熔融金屬液體形成液滴，冷凝后得到粉末顆粒的過程。顆粒內(nèi)不存在成分微觀偏析。有二流霧化（氣體霧化、水霧化），離心霧化（旋轉(zhuǎn)電極、坩堝、圓盤），真空，轉(zhuǎn)輥。還原法Reduction：用還原劑（氣體、固體或活潑金屬）將氧化物還原制備粉末的過程，是應(yīng)用Z廣的制取金屬粉末的方法。電解法Electrolysis：水溶液電解Liquid Electrolysis（Fe、Cu、Ag、Sn、Mo、Pb、Au等金屬，F(xiàn)e-Ni、Fe-Cr等合金），熔鹽電解Molten Salt Electrolysis（Ti、Zr、Be、Ta、Nb、Th等）。生產(chǎn)規(guī)模在物理化學法制備金屬粉末中僅次于還原法。3 壓制3.1 概述成形Forming：將粉末密實Densify成具有一定形狀、尺寸、孔隙度和強度的坯體Green Compacts的工藝過程（Consolidation）。普通成形：將粉末裝入鋼制壓模（陰模）中，通過模沖對粉末加壓，卸壓后，將壓坯從陰模內(nèi)脫出的過程。特殊成形：包括等靜壓成形，注漿成形法，粉末連續(xù)成形，熱成形（成形燒結(jié)同時進行），高能率成形（爆炸成形）。壓制前準備：還原退火合批（同類粉末或粉末混合物的混合）與混合（不同成分的粉末混合均勻）。機械法（干混、濕混）或者化學法（在溶液中，通過反應(yīng)同時生成均勻混合的產(chǎn)物或前驅(qū)體，或包覆粉末）。篩分：把顆粒大小不同的原始粉末進行分級。制粒：將小顆粒的粉末制成大顆粒或團粒的工序，常用于改善粉末的流動性。包括擦篩制粒（ 傳統(tǒng)硬質(zhì)合金生產(chǎn)），旋轉(zhuǎn)盤制粒，擠壓制粒，噴霧干燥。成形劑Binder+潤滑劑Lubricant：成形劑是為了提高壓壞強度或為了防止粉末混合料偏析而添加的物質(zhì)，也叫粘結(jié)劑，在燒結(jié)前或燒結(jié)時將該物質(zhì)除掉。3.2 壓制時的現(xiàn)象壓制后粉末體的孔隙度降低，壓坯相對密度明顯高于粉末體的相對密度。壓制使粉末體堆積高度降低，一般壓縮量超過50%軸向壓力（正壓力）施加于粉末體，粉末體在某種程度上表現(xiàn)出類似流體的行為，向陰模模壁施加作用力，其反作用力—側(cè)壓力產(chǎn)生。隨粉末體密實，壓坯密度增加，壓坯強度也增加。由于粉末顆粒之間摩擦，壓力傳遞不均勻，壓坯中不同部位密度存在不均勻。卸壓脫模后，壓坯尺寸發(fā)生膨脹—產(chǎn)生彈性后效（壓坯發(fā)生變形、開裂的Z主要原因之一）。壓制變形內(nèi)因：粉末體的多孔性（一次孔隙、二次孔隙、拱橋效應(yīng)產(chǎn)生的孔隙），粉末顆粒良好的彈塑性，粉末體較高的比表面積。拱橋效應(yīng)現(xiàn)象：粉末在松裝堆集時，由于表面不規(guī)則，彼此之間有摩擦，顆粒相互搭架而形成拱橋孔。在壓制過程中，粉末體在較低壓力S先發(fā)生位移，然后發(fā)生變形（彈塑脆性變形）拱橋效應(yīng)3.3 壓制時的力正壓力模壓成形時的側(cè)壓力：壓制過程中由垂直壓力所引起的模壁施加于壓坯的側(cè)面壓力。外摩擦力：粉末顆粒與陰模之間的摩擦力。內(nèi)摩擦力：粉末顆粒之間的摩擦力。脫模壓力：壓制壓力卸除后，使壓坯由模中脫出所需的壓力。彈性內(nèi)應(yīng)力：粉末體受壓后內(nèi)部產(chǎn)生的變形抗力（阻力）。彈性后效Springback：當壓力去除，把壓坯從壓模中脫出，由于彈性內(nèi)應(yīng)力的松弛作用，粉末壓坯會發(fā)生彈性膨脹，稱為彈性后效。3.4 壓制壓力與壓坯密度的關(guān)系

3.4.1 理想的壓制曲線

DⅠ階段（位移階段）：顆粒位移，填充孔隙，壓力增加，密度快速增加。DⅡ階段（平衡階段）：壓力繼續(xù)增加，壓坯密度增加不明顯。DⅢ階段（顆粒變形階段）：壓力超過一定值，壓力升高，壓坯密度繼續(xù)增加。理想的壓制曲線

3.4.2 實際粉末的壓制曲線

實際粉末壓制時，三個階段相互重疊，不可截然分開，階段之間區(qū)分不十分明顯：位移階段有變形，變形階段有位移.粉末性質(zhì)不同，某一階段的特征可能不明顯或特別突出。實際粉末的壓制曲線

3.4.3 壓制方程

幾個有代表性的壓制方程3.5 壓坯密度

3.5.1 壓坯密度分布不均

壓坯密度分布不均勻性用**密度差、相對密度差、平均密度表示。密度差反映了模壓成形的技術(shù)水平；對密度差的數(shù)值要求越小，要求壓制水平就越高。

3.5.2 改善壓坯密度分布不均的措施

合理選擇壓制方式：單向壓制，雙向壓制，浮動陰模壓制，拉下式（強動式、引下式）壓制，摩擦芯桿壓制（錯動雙向壓制）。降低摩擦系數(shù)，減少壓力損失：采用潤滑劑，改進壓模材料及表面狀態(tài)，原料粉末的改性。復雜形狀壓坯的壓制：保證粉末均勻充填模腔，各部分粉末的壓縮比相等，各臺階壓制壓制速率相同等；使用多臺階壓坯的壓制。3.6 壓坯強度粉末壓坯反抗外力而保持其形狀、尺寸不變的能力。是衡量粉末性能，壓制過程和壓坯質(zhì)量的重要指標。

3.6.1 壓坯強度的形成原因

巴爾申觀點：粉末壓坯中顆粒之間的聯(lián)結(jié)力（壓坯強度）主要來源于顆粒間的機械嚙合力，針對成分、粒度、硬度相同，形狀不同的粉末。瓊斯觀點：粉末壓坯中顆粒之間的聯(lián)結(jié)力（壓坯強度）主要來源于相鄰顆粒表面上的原子吸引力，針對形狀、粒度相同的電解粉退火前后粉末。

3.6.2 壓坯強度的表示

壓坯抗彎強度表示法（ASTM B 783，GB5319-85）轉(zhuǎn)鼓試驗法（JSPM4-69）

3.6.3 影響因素

粉末性能：顆粒硬度、表面粗糙度、比表面積、顆粒形狀、表面氧化物及雜質(zhì)等。壓制壓力潤滑劑、成形劑壓制溫度、保壓時間提高方法：提高顆粒粗糙度（機械嚙合）；增大粉末比表面積（提高顆粒不規(guī)則程度）；減少顆粒表面氧化物和其他雜質(zhì)；提高壓坯密度；減少阻礙機械嚙合的填加劑的用量；一定條件下，提高壓制溫度，延長保壓時間。

3.6.4 壓制缺陷（廢品）分析

分層：沿壓坯的棱邊向內(nèi)部發(fā)展的裂紋稱為分層（與壓制方向垂直）。裂紋：在壓坯的截面變化處產(chǎn)生。壓坯單重超差壓坯表面劃痕同軸度超差3.7 成形工藝

3.7.1 模壓成形

模壓成形工序

3.7.2 等靜壓成形Isostatic Pressing

冷等靜壓CIP：在常溫下，通常用橡膠或塑料作包套模具材料，以液體為壓力介質(zhì) 主要用于粉體材料成型，為進一步燒結(jié)，煅造或熱等靜壓工序提供坯體。熱等靜壓HIP：在高溫和高壓同時作用下，使物料經(jīng)受等靜壓的工藝技術(shù)，它不僅用于粉末體的固結(jié)，傳統(tǒng)粉末冶金工藝成型與燒結(jié)兩步作業(yè)一并完成，而且還用于工件的擴散粘結(jié)，鑄件缺陷的消除，復雜形狀零件的制作等。

3.7.3 粉末連續(xù)成形

粉末在壓力作用下由松散狀態(tài)經(jīng)過連續(xù)變化而成為具有一定密度、強度以及所需尺寸形狀壓坯或制品的過程。主要包括粉末軋制、擠壓、噴射成形、楔形壓制等。

3.7.4 粉末注射成形

利用塑料注射成形原理，將金屬粉末（陶瓷粉末等）與有機粘結(jié)劑一起制成混合料，在注射成形機上，在一定溫度和壓力下通過注射口注入閉合的模具中，冷卻后開啟模具，得到坯體。4 燒結(jié)4.1 概述燒結(jié)：粉末或粉末壓坯在一定的氣氛中，在低于其主要成分熔點的溫度下加熱而獲得具有一定組織和性能的材料或制品的過程。研究內(nèi)容包括：孔隙數(shù)量或體積的演化—致密化晶體尺寸的演化—晶粒的形成與長大（納米金屬粉末和硬質(zhì)合金）孔隙形狀的演化—孔隙的連通與封閉孔隙尺寸及其分布的演化—孔隙粗化、收縮和分布燒結(jié)的分類4.2 燒結(jié)熱力學

4.2.1 單元系燒結(jié)驅(qū)動力（系統(tǒng)的過剩自由能的降低）

總界面積和總界面能的減小。粉末顆粒晶格畸變和部分缺陷（如空位,位錯等）的消除。

4.2.2 多元系燒結(jié)驅(qū)動力（整個體系的自由能降低）

此時體系自由能包括反應(yīng)自由能，升高溫度是降低反應(yīng)自由能的重要途徑。體系自由能降低的數(shù)值遠大于表面能的降低，即表面能的降低處于輔助地位。

4.2.3 燒結(jié)驅(qū)動力的計算

作用在燒結(jié)頸上的原動力燒結(jié)頸Sintering neck：燒結(jié)時，兩相鄰顆粒間相互接觸并不斷長大的區(qū)域。擴散驅(qū)動力—空位濃度梯度蒸發(fā)-凝聚氣相遷移動力—飽和蒸汽壓差4.3 燒結(jié)動力學

4.3.1 燒結(jié)幾何模型

兩球相切模型（D一模型）兩球相交（貫穿）模型（D二燒結(jié)模型）球-平板模型

4.3.2 燒結(jié)機構(gòu)分類

表面擴散S—S：原子或空位沿顆粒表面進行遷移。蒸發(fā)-凝聚S—S：由于飽和蒸汽壓差的存在，使物質(zhì)由表面蒸汽壓較高的顆粒表面蒸發(fā)，再在燒結(jié)頸表面冷凝沉積。體積擴散V—V：由于空位或原子濃度梯度而導致的物質(zhì)遷移。粘性流動V—V：在小的應(yīng)力作用下，應(yīng)變速度開始隨時間很快降低，但隨時間延長，Z后趨于一個常數(shù)。塑性流動V—V：基于位錯移動的物質(zhì)遷移機構(gòu)。晶界擴散V—V：原子或空位沿晶界進行遷移。4.4 單元系燒結(jié)單相（純金屬、固定成分化合物或均勻固溶體）粉末或壓坯在固態(tài)下燒結(jié)，燒結(jié)過程中不出現(xiàn)新的組成物或新相，無物質(zhì)聚集狀態(tài)的改變。

4.4.1 燒結(jié)中的現(xiàn)象

輔助添加劑的蒸發(fā)與分解。當燒結(jié)溫度達到退火溫度時，壓制過程的內(nèi)應(yīng)力釋放,并導致壓坯尺寸脹大, 產(chǎn)生回復和再結(jié)晶現(xiàn)象。孔隙縮小，形成連通孔隙網(wǎng)絡(luò)，封閉孔隙。晶粒長大。燒結(jié)體強度增大，物理性能明顯改善。

4.4.2 燒結(jié)階段

粘結(jié)面的形成。燒結(jié)頸的形成與長大。閉孔隙的形成和球化。

4.4.3 燒結(jié)溫度和時間

起始溫度：單元系燒結(jié)時，存在一Z低起始溫度，既使燒結(jié)體物理力學性能發(fā)生顯著改變的溫度。α：密度發(fā)生顯著改變的Z低塔曼溫度指數(shù)。低溫預燒階段：金屬回復、吸附氣體、粘結(jié)劑等排除，α≤0.25。中溫升溫燒結(jié)階段：再結(jié)晶、形成燒結(jié)頸， α≤0.45-0.55。高溫保溫完成燒結(jié)階段：閉孔形成、燒結(jié)體密度增加，α≤0.5-0.85。燒結(jié)溫度：指Z高燒結(jié)溫度，即高溫保溫溫度。下限略高于再結(jié)晶溫度，上限取決于性能要求、技術(shù)和經(jīng)濟因素，α=0.67-0.80。燒結(jié)時間：高溫保溫階段的時間，并非燒結(jié)過程時間。

4.4.4 燒結(jié)體顯微組織的變化

孔隙形狀：連通網(wǎng)絡(luò)→封閉→球化。孔隙大小：平均尺寸逐漸減小，燒結(jié)后期，閉孔形成后，小孔消失，少數(shù)孔隙尺寸可能增大。孔隙分布：靠近晶界、表面處的孔隙易通過擴散消失，Z終少量隔離孔隙遠離表面和晶界。孔隙數(shù)量：一般燒結(jié)后密度增加，總孔隙率減少，但開、閉孔率變化趨勢不同。顆粒內(nèi)再結(jié)晶：再結(jié)晶形核發(fā)生于顆粒接觸表面，向相鄰顆粒內(nèi)長大，晶粒邊界不越過顆粒邊界。顆粒間聚集再結(jié)晶：再結(jié)晶形核發(fā)生于顆粒接觸表面，向相鄰顆粒內(nèi)長大，晶粒邊界越過顆粒邊界，顆粒合并，晶粒長大。

4.4.5 燒結(jié)體性能的變化

強度：低溫燒結(jié)時取決于孔隙大小與數(shù)量，中溫燒結(jié)取決于孔隙形狀，高溫燒結(jié)取決于晶粒大小。延伸率：只有在燒結(jié)后期才明顯改進。4.5 多元系固相燒結(jié)與單元系粉末燒結(jié)比較，多元系粉末固相燒結(jié)體系的燒結(jié)體不僅發(fā)生基本的微觀結(jié)構(gòu)演化（孔隙尺寸、形狀的改變和數(shù)量變化），還可能發(fā)生組元間的合金化過程（溶解反應(yīng)，合金化反應(yīng)，固態(tài)擴散）。可分為：無限互溶多元系固相燒結(jié)：兩種或兩種以上組元在固態(tài)和液態(tài)下都能以任意成分互溶。有限互溶多元系固相燒結(jié)：兩種或兩種以上組元在液態(tài)下無限互溶，在固態(tài)下有限互溶。互不相溶多元系固相燒結(jié)：兩種或兩種以上組元在固態(tài)、液態(tài)下都沒有互溶性。4.6 液相燒結(jié)兩種或兩種以上組元組成的壓坯，在其中低熔成分熔點溫度之上、高熔成分熔點溫度之下某一溫度進行的燒結(jié)。注意：低熔成分不一定是組元單質(zhì)，可能是低共熔物（硬質(zhì)合金）。可分為（前兩種燒結(jié)為普通液相燒結(jié)）：瞬時液相燒結(jié)Transient Liquid Phase Sintering：在燒結(jié)中、初期存在液相，后期液相消失（固相燒結(jié)）。穩(wěn)定液相燒結(jié)Persistent Liquid Phase Sintering：燒結(jié)過程至一定溫度（時間）體系中始終存在液相。熔浸Infiltration：前期為固相燒結(jié)，后期為液相燒結(jié)。與普通液相燒結(jié)比，不依賴顆粒重排和溶解-再析出過程實現(xiàn)燒結(jié)體的致密化。

4.6.1 普通液相燒結(jié)的條件

潤濕性條件：液相潤濕固相顆粒，是液相燒結(jié)得以進行的前提。濕潤角θ=0，即液相充分潤濕固相顆粒，即Z理想的液相燒結(jié)條件。固相在液相中應(yīng)具有一定的溶解度液相數(shù)量：一般控制在35vol%以內(nèi)。

4.6.2 普通液相燒結(jié)階段

液相形成與顆粒重排：當燒結(jié)溫度高于低熔組分熔點或共晶點時，液相形成。在毛細管力的 作用下，液相發(fā)生流動并填充孔隙空間。顆粒重排和溶解是此階段燒結(jié)致密化的主要機制。固相溶解和再析出：固相化學位高的部位將優(yōu)先溶解并在附近的液相中形成濃度梯度；固相原子等在液相中擴散和宏觀流動，在化學位低的部位析出。溶解-析出是此階段燒結(jié)致密化的主要機制。固相燒結(jié)與晶粒粗化：固相顆粒的接觸平直化和晶粒長大，非接觸區(qū)發(fā)生球化現(xiàn)象。擴散是此階段燒結(jié)致密化的主要機制。

4.6.3 普通液相燒結(jié)合金的顯微組織

液相的分布：主要取決于液相數(shù)量和二面角的大小。二面角：固－固界面與液相交匯處形成的夾角。二面角Φ=0：凝固后的液相組分形成連續(xù)膜包圍固相晶粒；0<Φ<120°：在固相顆粒間形成液相區(qū)，并與多個顆粒相連接；Φ>120°：形成分立的液相區(qū)，并被固相顆粒包圍。固相顆粒的形貌：取決于固相顆粒的結(jié)晶學特性（晶面能）和價鍵形式。

4.6.4 影響普通液相燒結(jié)效果的因素

粉末粒度：細顆粒有利于提高燒結(jié)致密化速度，利于獲得高的Z終燒結(jié)密度；細小晶粒的燒結(jié)組織有利于獲得性能優(yōu)異的燒結(jié)材料。顆粒形狀：形狀復雜導致顆粒重排阻力增加等。顆粒內(nèi)孔隙：降低顆粒間導致顆粒重排的液相數(shù)量等。粉末的化學成分低熔點組元分布的均勻性：影響液相的分布。壓坯密度：壓坯密度高，固相顆粒的接觸程度提高，阻礙顆粒重排，阻止致密化。加熱與冷卻速度：冷卻速度決定析出相。燒結(jié)溫度與燒結(jié)時間：過長的燒結(jié)時間會引起晶粒粗化。燒結(jié)氣氛：真空燒結(jié)有利于燒結(jié)致密化。4.7 常規(guī)燒結(jié)工藝

4.7.1 基本工藝過程

粉末(壓坯)→裝料（裝爐、燒結(jié)前的準備）→燒結(jié)（預熱、保溫、冷卻）→出爐→燒結(jié)體

4.7.2 工藝參數(shù)對鐵基零件性能的影響

燒結(jié)溫度：鐵基制品燒結(jié)溫度的選擇主要依據(jù)制品成分（含碳量、合金元素）、性能要求（力學性能）和用途（結(jié)構(gòu)件、減摩件）等來確定。燒結(jié)時間：鐵基制品燒結(jié)時間的選擇主要依據(jù)制品成分（含碳量、合金元素）、單重、幾何尺寸、壁厚、密度、裝爐方式等。升溫及冷卻速度：升溫速度影響潤滑劑等的揮發(fā)速度；冷卻速度影響制品的微觀結(jié)構(gòu)和性能。

4.7.3 燒結(jié)缺陷

形狀與尺寸缺陷：變形與翹曲，尺寸超差。分層與開裂鼓泡（圓滑凸起）與麻點（黑麻點、白亮麻點） 過燒（粘接、局部熔化）與欠燒（未燒好）氧化（多出現(xiàn)于燒結(jié)降溫階段）與脫碳（氧化的另一種形式，多發(fā)生于高溫燒結(jié)階段）金相組織缺陷：二次網(wǎng)狀滲碳體缺陷，大塊滲碳體聚集，連通孔隙缺陷。

4.7.4 燒結(jié)氣氛

作用：減少環(huán)境對制品的影響，及時帶走燒結(jié)坯體中潤滑劑和成形劑的分解產(chǎn)物，維持或改變燒結(jié)材料中的有用成分。分類：氧化性，還原性，惰性或中性，滲碳，氮基。放熱型氣體：制備轉(zhuǎn)化氣時，原料氣體與空氣按一定比例通過轉(zhuǎn)化器，反應(yīng)過程中放出的熱量足夠維持轉(zhuǎn)化器的反應(yīng)溫度，不需外部向反應(yīng)器供熱，由此得到的轉(zhuǎn)化氣為放熱型氣體。吸熱型氣體：制備轉(zhuǎn)化氣時，若空氣與原料氣體比例較低，反應(yīng)過程中放出的熱量不足以維持轉(zhuǎn)化器的反應(yīng)溫度，需外部向反應(yīng)器供熱，由此得到的轉(zhuǎn)化氣為吸熱型氣體。氣氛碳勢：氣氛的相對含碳量，相當于一定溫度下氣氛與一定含碳量的燒結(jié)材料達到反應(yīng)平衡時（不滲碳、不脫碳），該材料中的碳含量。可控碳勢氣氛：為控制或調(diào)整燒結(jié)鋼的含碳量，而向燒結(jié)體系中引入的經(jīng)過制備的氣體介質(zhì)的總稱。真空燒結(jié)：實質(zhì)上是減壓燒結(jié)，真空度一般1.3 ×10-3Pa，易于排除雜質(zhì)和吸附氣體，促進燒結(jié)，達到與氣氛燒結(jié)相同的致密化程度，燒結(jié)溫度可以降低50-150℃。與氣氛燒結(jié)相同的燒結(jié)溫度下，可以縮短燒結(jié)時間。

4.7.5 常規(guī)燒結(jié)爐

粉末冶金燒結(jié)爐與其他冶金爐不同，必須帶有保護氣氛或為真空爐。燒結(jié)爐的溫度控制非常重要，對升溫和冷卻速率都有要求。大多數(shù)燒結(jié)爐（壓坯傳輸式）有三個溫度帶：預熱帶、高溫帶、冷卻帶.真空燒結(jié)爐4.8 非常規(guī)燒結(jié)工藝

4.8.1 特殊燒結(jié)工藝

熱壓燒結(jié)：將粉末裝在壓模內(nèi)，在加壓的同時把粉末加熱到熔點以下，使之加速燒結(jié)成比較均勻致密的制品，即壓制成形和燒結(jié)同時進行的一種工藝方法。 活化燒結(jié)：能降低燒結(jié)活化能，使體系的燒結(jié)在較低的溫度下以較快的速度進行、燒結(jié)體性能得以提高的燒結(jié)方法。 化學活化：添加燒結(jié)添加劑，如鎢，鉬的活化燒結(jié)中添加Ni、Pd、Pt；氧化物陶瓷材料添加燒結(jié)助劑以形成點缺陷（電子，空穴，空位，電荷化空位等）。 物理活化：如電火花燒結(jié)，SPS，中子輻射等。強化燒結(jié)（與活化燒結(jié)區(qū)分）：是泛指能夠增加燒結(jié)速率，或能夠強化燒結(jié)體性能（合金化或抑制晶粒長大）的所有燒結(jié)過程，包括位錯激活燒結(jié)、高溫燒結(jié)、活化燒結(jié)、液相燒結(jié)、自蔓燃反應(yīng)燒結(jié)。熔浸燒結(jié)：采用熔點比壓坯或燒結(jié)坯組分低的金屬或合金，在低熔點組分熔點或合金共晶點以上的溫度，在毛細管力的作用下，借熔體的流動性填充其中孔隙空間的燒結(jié)方法。

4.8.2 燒結(jié)新技術(shù)

外力的引入（加壓同時燒結(jié)）快速燒結(jié)技術(shù)1. HP、HIP、超高壓燒結(jié)（納米晶材料）等2. 氣壓燒結(jié)1. 電固結(jié)工藝2. 快速熱等靜壓(quick-HIP)3. 微波燒結(jié)技術(shù)4. 激光燒結(jié)5. 等離子體燒結(jié)6. 電火花燒結(jié)