粉末冶金燒結

它是粉末冶金的重要工序之一。在燒結過程中粉末顆粒要發生相互流動、擴散、熔解、再結晶等物理化學過程，使粉末體進一步緻密，消除其中的部分或全部孔隙。

燒結方法通常有以下幾類：

固相燒結燒結溫度在粉末體中各組元的熔點以下，一般是0.7～0.8Tm（Tm為絕對熔點，以K計）。

液相燒結粉末壓坯中如果有兩種以上的組元，燒結有可能在某種組元的熔點以上進行，因而燒結時粉末壓坯中出現少量的液相。

加壓燒結在燒結時，對粉末體施加壓力，以促進其緻密化過程。加壓燒結有時與熱壓(hotpressing)為同義詞，熱壓是把粉末的成形和燒結結合起來，直接得到製品的工藝過程。

活化燒結在燒結過程中採用某些物理的或化學的措施，使燒結溫度大大降低，燒結時間顯著縮短，而燒結體的性能卻得到改善和提高。

電火花燒結粉末體在成形壓制時通入直流電和脈衝電，使粉末顆粒間產生電弧而進行燒結；在燒結時逐漸地對工件施加壓力，把成形和燒結兩個工序合併在一起。

熔滲又稱浸透。為了提高多孔毛坯的強度等性能，在高溫下把多孔毛坯與能潤濕它的固態表面的液體金屬或合金相接觸，由於毛細管作用力，液態金屬會充填毛坯中的孔隙。這種工藝適合於製造鎢銀、鎢銅、鐵銅等合金材料或製品。

燒結機理在燒結過程中粉末體要經歷一系列的物理化學變化，如水分或有機物的蒸發或揮發，吸附氣體的排除，應力的消除，粉末顆粒表面氧化物的還原，顆粒間的物質遷移、再結晶、晶粒長大等，因而使顆粒間的晶體接觸面增加，孔隙收縮甚至消失。出現液相時，還會發生固相的溶解與析出。這些過程彼此間並無明顯的界限，而是互相重疊，互相影響。再加上其他燒結工藝條件，使整個燒結過程的反應複雜化。1942年德國許蒂希(G.F.Hüttig)利用物理化學的研究手段測定了燒結溫度對燒結體的電動勢、溶解度、密度、顯微組織、力學性能等的影響，發現燒結是一個十分複雜的過程。1949年美國庫琴斯基(G.C.Kuczynski)研究了金屬球與金屬板的燒結，認為燒結時的物質遷移主要是以擴散方式進行的（見金屬中的擴散）。他們的工作把燒結理論的研究推向新的階段。後來的許多研究工作都是圍繞著燒結過程中的物質遷移機理進行的。

燒結過程中物質遷移一般認為有下列五種機理：粘性或塑性流動，蒸發和凝聚，體積擴散，晶界擴散，表面擴散。兩個相互接觸的球形顆粒（圖1）燒結時，接觸頸部半徑x的增長與燒結時間t可能有下列關係：

燒結工藝燒結必須在有保護氣氛的燒結爐內進行，以避免燒結體氧化，或發生不利的化學反應。燒結爐的種類很多，可用天然氣、煤氣、油、電等作熱源。電加熱爐經濟方便，易於調節控制。常用的保護氣氛有真空，氬、氦、氮、二氧化碳等惰性氣體和氫、分解氨、一氧化碳、轉化天然氣等還原性氣體。

為了進一步提高燒結製品的使用性能以及尺寸和形狀精度，往往要進行整形、精整、復壓、浸油、機械加工、熱處理等後續工序。

參考書目

黃培雲主編,《粉末冶金原理》，冶金工業出版社，北京，1982。

Joel S. Hirschhorn，Introduction to Powder Metallurgy，APMI,New York,1969.

F. V. Lenel，Powder Metallurgy Principles and Applications，MPIF,Princeton,New Jersey,1980.