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烧结工艺及烧结炉的使用

2024-07-12

一、烧结工艺

烧结：在低于主要成分熔点的温度下对粉末或压坯进行热处理，目的是通过颗粒之间的冶金结合来提高其强度。

包装材料：在预烧或烧结过程中，为了隔离和保护压坯而嵌入其中的材料。

预烧结：在低于最终烧结温度的温度下对压坯进行热处理。

压力：烧结时施加单轴压力的烧结工艺。

松粉烧结、重力烧结：无需压制的粉末烧结

液相烧结：具有至少两种组分的粉末或压块在形成液相的状态下烧结。

过度烧结：烧结温度过高和/或烧结时间过长，导致产品最终性能下降的烧结。

烧结不足：烧结温度太低和(或)烧结时间太短，使制品达不到烧结所要求的性能。

二、烧结炉的使用

a.使用氢气或分解氨时，必须先通入氮气，待炉内空气完全排尽后方可通电升温，以防尖叫、爆炸。

b.对于采用钼丝作为加热元件的烧结炉，通电前应向炉体内通入保护气体，防止钼丝氧化、变脆。

c.应用明火将炉门及煤气出口烧尽，防止因氧气进入或氢气排出而发生爆炸和煤气中毒的危险。

d.若加热元件为铁铬铝电阻丝，在升温到1100℃时应停留一段时间(约30min)然后再升温，以防止电阻丝表面温度过高而损坏。

e.操作前及操作中应经常检查风量、水量是否符合要求，检查设备、电气、炉温等控制仪表是否正常。

f.停炉前应切断电源，炉温降至200℃以下时应停止供气、供水。

g.除停炉检修外，应避免频繁停机。烧结炉频繁启停，加热元件易老化，耐火材料易破裂，炉内气氛不纯净，炉温易波动。

烧结炉广泛应用于各种加工和制造应用，在这些应用中，材料必须通过持续加热小心地致密化。矿物沉积物通常通过自然烧结形成，原子扩散导致地质样品中的颗粒融合成高密度矿石。对这种反应的理解为现代粉末冶金工艺提供了信息，使我们能够形成精细调节的致密金属产品，其中元素具有极端熔点，例如钨 (W)。

 

三、烧结炉的工作原理

粉末冶金烧结炉最常采用固态烧结方法，即将粉末状金属压入耐热模具中，并长时间加热。粉末不能加热到熔点，而是必须保持在恒定温度下，以促使粉末颗粒相互扩散，形成结晶键。这样可以形成具有极致密、高强度机械性能的固体材料块。

考虑到粉末冶金通常涉及熔点极高的高强度金属的粘合，烧结炉必须配备加热室，能够达到耐火温度，并具有高度的温度控制和加热均匀性。例如，钨 (W) 的熔点是所有纯金属中最高的;6192°F (3422°C)。为了制造可成形的钨合金，可以将钨粉与镍粉 (Ni) 熔合，从而大大降低烧结温度至 2191°F (1200°C)。

在超过 2191°F 的温度下长时间烧结金属合金需要配备耐火加热元件和极佳耐热绝缘材料的节能批量烧结炉。这些组件可实现各种粉末冶金反应的高温烧结，并通过有效地使机器免受其自身严格的生产条件的影响来优化整个烧结炉。

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