1、活化燒結與燒結氣氛定義：活化燒結是一種通過降低活化能來降低燒結溫度、縮短燒結時間或提高燒結性能的燒結技術?；罨療Y方法：1、依靠外界因素活化燒結過程，如在氣氛中添加活化劑，使燒結過程循環地發生氧化一還原或其它反應，往燒結填料中添加強還原劑（如氫化物）,循環改變燒結溫度，施加外應力等；2、提高粉末的活性，使燒結過程活化，例如粉末或粉術壓坯的表面預氧化，使粉末顆粒產生較多晶體缺陷或不穩定結構，添加活化元素以及使燒結形成少量液相等?；罨瘎┗罨瘎┍仨毷呛辖鸹蛘呓饘?，在燒結過程中形成低溫溶解相。母體金屬在活化劑中有較大的溶解度，活化劑金屬在基體中有較低的溶解度。在燒結過程中，活化劑在顆粒界面面形成隔離層

2、，給快速燒結提供了一個高擴散率的途徑?；罨療Y機理（動力學）活化燒結正是通過提供快速擴散通道來實現燒結的活化，活化燒結能夠降低燒結溫度、縮短燒結時間、提高燒結材料的性能。活化燒結的核心問題是活化原子的擴散過程?；罨療Y主要包括固相活化燒結、瞬時液相燒結、液相燒結三種方式。這三種方式的快速擴散通道都是通過第二相（固相或液相）在粉末顆粒界面上的析出來實現的。活化燒結能燒結和任何物理化學過程一樣，當被活化而加速時，活化能必定降低。盡管燒結過程十分復雜，但總是受流動、擴散、蒸發凝聚等機構所限制，只要使這些過程的活化能降低就能加快燒結反應的速度。設K是燒結反應的速度常數，它與燒結過程活化能Q的關系為：K

3、=Aexp（-Q/RT）IuK=I11A-Q/RT分析：根據上公式可知，欲加速燒結反應可知三種途徑（1）降低燒結活化能Q,使exp（-Q/RT）值增大，從而使K值增大，通常所指活化燒結都是Q降低的過程；（2）升高燒結溫度T也能使K值增大，但對一般的燒結過程也都適用，故不算活化燒結；（3）增大A值在Q和T均不變的情況下，也能使K值增加，從而加速燒結過程，A值包含所謂反應原子碰撞的“頻率因素”，因而在固相燒結中，改善燒結粉末的接觸情況往往能促進反應，但不涉及活化能的改變，嚴格來說，也不屬于活化”，可稱作“強化”。鵠的活化燒結鴿粉的活化燒結最重要的應用是通過添加Ni等過渡族金屬。液相燒結的機構表明，

4、當固相的原子溶解于液相（粘結相）時致密化速度增加，燒結所需時間縮短，從這個意義上講，能在燒結溫度下形成液相的就可用作活化燒結的添加元素。但是，對于W-Cu-Ni重合金，當Cu與Ni比為1/2.5時，合金在低于Cu-Ni熔點的溫度1050-C燒結，燒結后可以看到鵠顆粒形成明顯的卵形結構，并有明顯的體積收縮。這說明，有液相出現并不是產生活化燒結的唯一條件，在固相燒結時，也可通過添加合金元素促進燒結制品收縮，改善其性能。鵠粉活化燒結的機構大都認為體積擴散是主要的。鐮等元素活化燒結鶴的動力學介于固相燒結與液相燒結之間，鵠在過渡金屬中均有較大的溶解度（10%20%）,后者在鵠中的溶解可以忽略不計。鑄在鐮

5、等金屬溶解時，首先在鵠顆粒表面生成所謂“載體相”，然后鵠原子通過該相向棵今不斷擴散，這與液相燒結時液相成為物質遷移的載體有類似的地方，只是固相活化燒結時，載體相并不溶化。擴散的結果使鑄的顆粒不斷靠攏，粉末坯塊發生體積收縮。鑄與葆等金屬的互擴散系數不相等，鵠顆粒表面層內留下大量的空位缺陷，有助于內部物質遷移的進行。電火花燒結定義:電火花燒結可以看作是一種物理活化燒結，稱作電火花壓力燒結。花放電所產生的高溫且同時受外應力作用的一種特殊燒結方法。它具有等離子放電、活化強化、高效率和快速燒結等特點，能夠在較低的燒結溫度、較小的成形壓力和較短的時間內將粉末原料燒結成具有高性能的材料或制件。電火花燒結機電

6、火花燒結原理：通過一對電極板和上下模沖向模腔內粉末直接通入高頻和中頻交流和直流的疊加電流。壓模由石墨或者其他導電材料制成。加熱粉末靠火花放電產生的熱和通過粉末與模沖的電流產生的焦耳熱。粉末在高溫下處于塑性狀態，通過模沖加壓燒結并由于高頻電流通過粉末形成的機械脈沖波的作用，致密化過程在極短時間（l2s）就可完成。輕壓作用下粉末（或顆粒）堆積體的間隙中，瞬間合適電壓的加入，各間隙端會形成不同的電位降落，電位相對低的一端電子、離子對粉末顆粒表面的沖擊會不同程度地擊穿粉末顆粒表面的氧化膜，產生微放電。這一微放電的形成，會使電火花燒結出現一些在常規燒結中根本不出現或難以出現的有利于快速燒結的效應。如處于

7、極不穩態、結晶空位濃度增大，位錯繁殖，導致擴散系數增加數十到數百倍，粉末易于燒結，紐元易丁仟僉另外，在交變電源的作用下，粉末體中存在一個電磁場，粉末顆粒受到電磁場的作用會有微小振動，猶如超聲波作用一樣，有助于燒結材料的均勻化。火花放電主要是在燒結初期發生，此時預加電荷很小，達到一定溫度后控制輸入的電功率并且增大壓力，宜到完成致密化。從操作看，這與一般電阻燒結或熱壓燒結很相近，但是也有區別（1）電阻燒結和熱壓燒結僅僅依靠粉末本身的電阻發熱，通入的電流極大；（2）熱壓所用的壓力高達幾十MPa以上，而電火花紹介所用壓力低得多（幾兆帕）。燒結氣氛作用：控制燒結體與環境之間的化學反應和清潔潤滑劑的分解產

8、物。1）防止和減少周圍環境對燒結產品的有害反應。2）排除有害雜質。精華后通?？梢蕴岣邿Y動力，加快燒結速度，改善燒結制品性能。3）維持或改變材料中的有用成分。氧化氣氛：包括純氧、空氣和水蒸氣。用于貴金屬、氧化物的燒結以及一些預氧化活化燒結。還原氣氛：含有H2或CO組份的燒結氣氛惰性或中性氣氛：Ar,H已真空，轉化氣對某些金屬也可以作為中性氣體。滲碳氣氛：含有較高的導致燒結體滲碳的組元，如CO,CH碳氫化合物氣體氮化氣氛：NH3和用于燒結不銹鋼及其他含Cr鋼的N2還原性氣氛燒結最常采用含有氫氣、一氧化碳成分的還原性或保護性氣體還原能力由金屬的氧化還原反應的熱力學決定。當使用純氫時，其還原反應為：

9、MeO+H2tH20+Me（吸熱反應）Kp=PH2O/PH2TT,KpT真空燒結真空燒結是指粉末、粉末壓坯或者其他形式的物料在真空環境下，在適當的溫度下受熱，借助于原子遷移實現顆粒間的聯結。燒結目的是使多孔的粉末壓坯具有一定的結構和性能的合金。真空燒結實際上是最低壓燒結，真空度越低，越接近中性氣氛，即與材料不發生任何化學反應。真空度通常為1.3xl（ri.3xl03Pa真空燒結的優點：1）真空燒結能夠減少氣氛中的有害成分（水、氧、氮及其他的雜質等）對物料的污染，避免出現脫碳、滲碳、還原、氧化和滲氮等一系列反應。2）真空燒結能夠使物料在出現液相之前使顆粒氧化膜完全排除，從而改善了液相同碳化物相的

10、濕潤性，改善了合金組織結構，提高了合金性能；3）由于真空環境下壓坯孔隙內氣體量的降低，氣體產物更易排出孔隙以及溶于金屬中氣體的脫除，使物料的致密性更高；4）真空燒結能夠使材料的耐磨性及強度更高；5）真空燒結對降低產品成本也有顯著效果。黏結金屬的揮發損失影響合金的最終組成，阻礙燒結影響因素：金屬本身的蒸氣壓、真空度、燒結溫度真空燒結時黏結金屬的揮發損失，主要是在燒結后期即保溫階段?？s短燒結時間或在燒結后期關閉真空泵，使爐內壓力適當回升或充入惰性氣體或氫氣以提高爐內壓力燒結氣氛的選擇燒結開始發生在較低的溫度和露點下，在燒結過程中原子遷移穿過氧化減少的邊界。在最高溫度處，氧化進一步減少。但在降溫過程

11、中，氧化又會增加。粉末冶金燒結坯的質量依賴于在降溫過程中氧化發生的溫度。但在冷卻過程中，壓坯會再次通過氧化還原區，從而在冷卻過程中被氧化。燒結通常使用6中氣氛：氫氣、分解氨、惰性氣體、以氮氣為基的氣體、真空和以天然氣為基的氣體在所有這些氣氛中，主要需要考慮的是反應物的反應分壓和在燒結溫度下的平衡產物分解氨分解氨是一種相對低廉的氣氛，常用來代替純氧氣體，適用于很多材料的燒結，但對于氮能反應生成氮化物的材料的燒結有害真空燒結真空燒結適用于多種材料和發熱元件，如容易反應的材料（鈦、卷、皺）、高溫材料（工具鋼和摩擦材料）、氫化元素（鈾）、耐蝕材料（不銹鋼）氣氛所需費用放熱性氣氛較低廉，吸熱性氣氛為放熱

12、性氣氛所需費用的兩倍。氫氣在還原性氣氛中最貴。以氫氣費用1做標準：氫氣“，氮氣為基的氣體R6,分解氨R.4,吸熱性氣氛=02,放熱性氣氛=0：1燒結設備粉末冶金燒結爐與其他冶金爐不同，必須帶有保護氣氛或為真空爐。燒結爐的溫度控制非常重要，對升溫和冷卻速率都有要求。大多數燒結爐有三個溫度帶（區）：預熱帶、高溫帶、冷卻帶形成活化燒結的條件是什么和為什么，怎樣設計材料成分材料成分，才能構成活化燒結？,如在氣氛中添加活化劑，使燒結過程循環地發生氧化一還原或其它反應，往燒結填料中添加強還原劑（如氫化物），循環改變燒結溫度，施加外應力等;,例如粉末或粉術壓坯的表面預氧化，使粉末顆粒產生較多晶體缺陷或不穩定

13、結構，添加活化元素以及使燒結形成少量液相等。合金成分合金或者金屬在燒結過程中形成低溫溶解相。母體金屬在活化劑中有較大的溶解度，活化劑金屬在基體中有較低的溶解度。活化劑在顆粒界面面形成隔離層，給快速燒結提供了一個高擴散率的途徑。舉例說明燒結過程使用保護氣氛的利弊，和怎樣控制氣氛的碳勢（1）真空燒結（2）一般而言，燒結氣氛中的碳勢的變化主要取決于如下的反應:（Po2/Pdo）（Pco2/Pco（Po2/Pdo）（Pco2/Pco）（Pnypch4）（Pilo/PcoPhJ2COC+CO2CH4C+2H2CO+HcC+HO4在一定溫度下，如反應由左向右則為滲碳過程，反之為脫碳過程碳勢的變化主要取決于

14、氣氛中的co,C02及CH4的相對含量FFeO-Fe3O4FeC3CO-CO2氣-固態燒結系統這一系統中CO/CO2的相對濃度的變化及溫度的變化同時決定了脫碳滲碳及氧化還原兩個過程。比如說，某一燒結爐在H20C時所測得的CO/CO2比為80/20,此時系統在Y-Fe相區安全燒結。如果因某種原因爐內燒結區的氧含童增加，則發生2C0+O2-CO2的反應，使該區內的CO濃度下降而C02的濃度增加。假使CO/CO2比降為70/30,則如圖所示系統在同一溫度下進入FeO相區而產生氧化。另一方面對應于CO/CO2分壓比為80/20,燒結溫度為11209時，爐內的燒結區的碳勢為002%。這對于含碳量為0.5%的壓坯來講勢必要產生脫碳現象。解決方法有三：一是增加氣氛中CO的含量使CO/CO2分壓比增加。但這種方法一方面來說所能增加的碳勢有限（如圖所