硬质合金烧结的热力学问题

常见的晶格畸变图片
硬质合金的烧结过程有自发的趋势,一方面,粉末本身就有自动粘结或成团的倾向,特别是极细的粉末,即使在室温下,经过相当长的时间也会逐渐聚结。另一方面,在烧结高温下,这种趋势会更明显。从热力学的观点看,这是系统自由能减小(粉末对环境做功)的过程,即烧结体相对于粉末体在一定条件下处于能量较低的状态,烧结过程总伴随有系统自由能的降低。

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硬质合金烧结粉末变化过程

硬质合金烧结粉末变化图片
硬质合金的烧结过程是通过粉末间的接触,使原子发生迁移进行的。在高温下,结块更是十分明显。粉末受热,颗粒之间发生粘结,就是我们常说的烧结现象。因此,粉末的等温烧结过程,按时间大致可以划分为三个界限不十分明显的阶段,粘结阶段、烧结颈长大阶段、闭孔隙球化和缩小阶段。

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硬质合金烧结过程

WC-Co二元相图图片
硬质合金烧结过程按烧结发生顺序可以分为四个基本阶段,脱除成形剂及预烧阶段、固相烧结阶段、液相烧结阶段、冷却阶段。
1.脱除成形剂及预烧阶段,在这个阶段烧结体发生如下变化:
1.1 坯块中粉末或成型剂吸收的的水分、气体、残留的溶剂(喷雾过程中残留的酒精等)由于温度的上升而挥发。 

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硬质合金烧结过程变化

硬质合金烧结设备图片
硬质合金烧结属于多元系液相烧结,在烧结过程中,既会发生物理变化,也会发生化学变化。在这些变化中,烧结体致密化、粘结相成分变化、碳化物晶粒长大以及合金组织结构形成这四项变化是最重要的变化过程。

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烧结分类与硬质合金烧结

微波烧结图片
硬质合金生产中烧结是最重要的一道工序,即使压坯相同,采用不同的烧结工艺,对烧结产品的性能有着不同的影响。烧结可以根据烧结制品中的组元多少来分类,也可以根据烧结过程中组元的相状态来划分,当然也可以根据烧结工艺来划分。

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