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梯度结构材料制备之粉末冶金
专栏：公司新闻
发布日期：2012-12-08
阅读量：2948
作者：佚名
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        梯度结构材料的制备方法很多，硬质合金的主要制备方法就是粉末冶金。粉末冶金是指以金属或者陶瓷粉末为原料，通过固结成形和高温致密化，实现粉末颗粒之间的冶金结合和消除空隙，从而制备成具有一定形状尺寸和强度的快体。相对熔炼方法，粉末冶金方法在成本设计、组元空间分布和近型成形方面具有显著的优势。
      在高温下互不相溶的金属与金属、金属于陶瓷、陶瓷于陶瓷颗粒能够很方面地通过粉末形成混合在一起。在组元的空间分布方面，通过手工或者计算机控制每一层粉末的厚度和原料成分，即可实现梯度结构。粉末冶金构造法制备梯度结构材料的关键是烧结工艺的控制。粉末冶金材料的强度取决于粉末颗粒之间的冶金集合以及空隙的消除，也就是所谓的致密化。粉末致密化的驱动力通常用烧结应力来表示，实际上是粉末颗粒表面能的降低和物质在高温下的扩散和流动共同作用的结果。
      烧结应力是指使烧结体在烧结过程中沿某一轴向收缩刚好停止时必需的作用力，数值上恰好等于烧结体自身产生的收缩力。烧结应力一般包括粉末颗粒间的范德华力、静电力、金属键合力、电子作用力、本征拉普拉斯应力及有液相存在时表面张力作用下的附加力。烧结应力与温度关系密切，只有在较高温度下才能使体系以较快的速度发生致密化。对于不同成分梯度层的致密化，其烧结温度有较大的差别。通常的做法是选择一个比较中间的温度。此外，由于在同一温度烧结技术，每一梯度的收缩不一直，可能会导致层之间开裂或者变形。为了克服这种缺陷，目前已发展温度梯度烧结技术，不同的烧结温度呈梯度分布，从而使得外缩系数接近。采用新型的烧结技术，能够顺利实现梯度结构材料的整体致密化。其主要方式有放电等离子烧结(SPS)，微波烧结和激光快速成形。
      梯度结构材料的构造方法中以粉末冶金法最为主要，由于粉末冶金技术的优点，已成为解决新材料问题的钥匙，在新材料的发展中起着举足轻重的作用，硬质合金工业中尤为突出。


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