2. 烧结阶段的划分 等温烧结按时间划分成界限不十分明确的三个阶段：
➢ 粘结面的形成 ➢ 烧结颈（sintering neck）的形成与长大 ➢ 闭孔隙的形成和球化
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（1） 粘结面的形成
在粉末颗粒的原始接触面，通过颗粒表面附近的原 子扩散，由原来的机械啮合转变为原子间的冶金结 合, 形成晶界。
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粘结面形成导致：
坯体的强度增加，表面积减小 金属粉末产生烧结：导电性能提高是粉末烧结发生的标志，
闭孔形成、烧结体密度增加
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Three stages of sintering
Burn-off: create permeability by remove lubricants or binders
而非出现烧结收缩
为什么能形成粘结面？
范德华力: 接触压力ｐ＝20-300MＰa（接触距离为0.2nm时） 金属键合力: 约为范德华力的20倍 附加应力（存在液相时） 电子作用力：电子云重叠，导致电子云密度增加
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铜粉颗粒间的接触压力： F（r）=2450/r（MPa）
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二、 烧结温度和烧结时间 1. 烧结温度
（1）单元系烧结的起始温度 单元系烧结时，存在一最低起始温度，既使烧结体物理
力学性能发生显著改变的温度。 许提：密度发生显著改变的最低塔曼温度指数α：
α= Ts/Tm 不同金属，α值不同（Ts不同）：Au—0.3，Cu—0.35，
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Hirschhorn的烧结阶段划分：
1）颗粒间开始粘接 Interparticle bonding 2）颈部长大 Neck growth 3）孔道封闭 Closure of pore channels 4）孔洞圆滑 Rounding of pores 5）孔洞收缩或致密化 Pore shrinkage，densification 6）孔洞粗化 Pore coarsening
迁移。
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为什么会导致颗粒间的距离缩短？ 原子的扩散，颗粒间的距离缩短 烧结颈间形成了微孔隙 微孔隙长大 颗粒聚合导致烧结颈间的孔隙结构坍塌 银粉的烧结提供了相关证据
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第四节 单元系烧结
定义：单相（纯金属、固定成分化合物或均匀固溶 体）粉末或压坯在固态下烧结，烧结过程中不出现 新的组成物或新相、无物质聚集状态的改变。 实例：纯金属：W、Mo、Cu、Fe，
化合物：Al2O3、MoSi2、SiC 等
（2）当烧结温度达到退火温度时，压制过程的内应 力释放,并导致压坯尺寸胀大, 产生回复和再结晶现 象 由于颗粒接触部位在压制过程中承受大量变形， 为再结晶提供了能量条件。
（3）孔隙缩小，形成连通孔隙网络，封闭孔隙…… （4）晶粒长大 （5）烧结体强度增大，物理性能明显改善
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《粉末冶金原理》
第四章 烧结理论
Theory of Sintering
程继贵 jgcheng63@
材料科学与工程学院
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本章内容
§4.1 概述 §4.2 烧结过程热力学 §4.3 烧结机构 §4.4 单元系烧结 §4.5 多元系固相烧结 §4.6 液相烧结 §4.7 热压和活化烧结
Fe—0.4， W—0.4……
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（2） 按温度划分的烧结阶段 1）低温预烧阶段：α≤0.25
金属回复、吸附气体、粘结剂等排除 2）中温升温烧结阶段： α≤0.45-0.55
再结晶、形成烧结颈 3）高温保温完成烧结阶段：α≤0.5-0.85
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一、 烧结的基本过程（烧结阶段的划分） 1. 烧结过程的现象 （1）辅助添加剂的排除（蒸发与分解） →形成内压 →若内压超过颗粒间的结合强 度 →膨胀, 起泡或开裂等 →废品
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r=3nm，接触压力为817MPa r=6nm，接触压力为408MPa r小于1.5nm，为排斥力
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（2）烧结颈形成与长大(neck growth)
前期的特征：形成连续的孔隙网络，孔隙表面光滑化； 后期的特征：孔隙进一步缩小，网络坍塌并且晶界发生
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（3） 闭孔隙的形成和球化
孔隙管道被分隔成一系列的小孔隙，最后发展成孤立孔隙并 球化
处于晶界上的闭孔有的可能消失，有的因发生晶界与孔隙间 的分离现象而成为晶内孔隙（intragranular pore），并充分 球化。