硬质合金烧结早期的粘性流动

硬质合金烧结过程其实是物质迁移的过程。烧结过程中,颗粒粘结面上发生的量与质的变化以及烧结体内孔隙的球化与缩小等过程都是以物质的迁移为前提的。迁移在烧结早期主要是以粘性流动方式。其它的物质迁移形式,如扩散、蒸发与凝聚、流动等主要是在足够高的温度或外力的作用下才能发生。
 
烧结初期颗粒间的粘结具有范德华力的性质,不需要原子作明显的位移,只涉及颗粒接触面上部分原子排列的改变或位置的调整,过程所需的激活能是很低的。因而,即使在温度较低、时间较短的条件下,粘结也能发生,这是烧结早期的主要特征,此时烧结体的收缩不明显。
 
 
弗仑克尔球-球模型图片
 
1.弗仑克尔球-球模型
粘性流动模型,是1945年弗伦克尔提出的,该模型中,他把烧结过程分为两个阶段:第一阶段相邻颗粒间的接触表面增大,直到孔隙封闭;到第二阶段,这些残留闭孔逐渐缩小。第一个阶段,烧结颈半径x匀速长大的速度方程
x2/a=3/2*γ/η*t(1)
式中 a--颗粒半径;
    γ--表面张力;
    η--粘性系数。
弗仑克尔认为晶体的粘性流动是靠体内空位的自扩散来完成的,粘性系数η与自扩散系数D之间的关系为
1/η=Dδ/kT(2)
式中,δ--晶格常数;
       k--玻耳兹曼常量;
       T--温度。
   
2.库钦斯基烧结球平板模型
库钦斯基采用同质材料的小球在平板上的烧结模型,由纯粘性体的流动方程出发,推导出本质上相同的烧结颈长大的动力学方程。
 
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