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廈門至隆：鎂鋁尖晶石粉體燒結(jié)工藝的”得力助手“

至隆真空 2023-07-13 | 閱讀：2556

鎂鋁尖晶石粉體的合成

鎂鋁尖晶石的結(jié)構(gòu)可以看成是閃鋅礦和巖鹽結(jié)構(gòu)的結(jié)合,，鎂鋁尖晶石是分子組成為 AB2O4 的等軸晶系化合物,，簡稱 MAS。

原料活性是影響 MAS 材料燒結(jié)致密化的重要因素之一,，MAS 的活性主要受粉體的純度,、比表面積及化學(xué)均勻性等因素的影響。氧化物具備較大的晶格容量和較為穩(wěn)定的晶體結(jié)構(gòu)狀態(tài),，晶界的遷移也需要更高的活性,，所以氧化物在較高的溫度下難以燒結(jié)致密。在很多的研究中,，通常采用機械粉碎球磨的方法來減小原料的粒度,，從而改善原料的活性，但在球磨的過程中需要消耗較多的能量,，而且容易帶入雜質(zhì),。因此，在低溫下合成分散性好,、純度高,、粒度小、化學(xué)成分均勻,、粒徑分布窄,、比表面積大及燒結(jié)活性好的 MAS 粉末材料具有重要的意義。近年來,，MAS 粉末的合成方法很多,，主要有固相法、燃燒合成法,、共沉淀法、溶膠-凝膠法和常規(guī)水熱法等,。

燒結(jié)方法對鎂鋁尖晶石燒結(jié)致密化的影響

燒結(jié)是MAS材料生產(chǎn)過程中的重要環(huán)節(jié),，MAS生坯需要在低于其熔點溫度（2135℃）的溫度下進行燒結(jié),，使顆粒間隙自發(fā)地填充，以達到致密化的過程,。

在高溫條件下,，MAS生坯中的顆粒間通過傳質(zhì)、擴散作用形成晶粒和晶界,，物質(zhì)在表面張力作用下的發(fā)生晶界遷移,，最終通過改變物質(zhì)在晶界上的遷移方式或遷移途徑來促進燒結(jié)。

燒結(jié)過程通常被分為燒結(jié)前期,、燒結(jié)中期和燒結(jié)后期三個階段,。（1）在燒結(jié)前期，隨著溫度的升高,，原子擴散速率加快,，晶粒間的接觸面積變大，晶界遷移速率變快,，經(jīng)過形核和晶粒長大等一系列的過程后形成燒結(jié)頸,。從燒結(jié)體表面來看，燒結(jié)體的體積收縮不明顯,，燒結(jié)體的體積密度增加也不明顯,。但是晶粒間接觸面積的增大會使燒結(jié)體的強度增加。（2）在燒結(jié)中期,，燒結(jié)體中的孔隙減小,，孤立的開氣孔形成連通的氣孔網(wǎng)絡(luò)，最后由于氣孔通道變窄,，開氣孔逐漸變成閉氣孔,。燒結(jié)體的體積收縮明顯，燒結(jié)體的體積密度明顯增加,，且燒結(jié)體的抗彎曲強度和抗壓強度也顯著增強,，陶瓷材料的致密化主要在這一階段完成。（3）在燒結(jié)后期,，晶界上殘余的物質(zhì)繼續(xù)運動,，最后擴散到孔隙中，閉氣孔逐漸縮小,，最后球化或消失,。同時，晶界遷移速率變得越來越快,，使燒結(jié)體的體積密度增加,。

在MAS陶瓷的燒結(jié)過程中，由于外應(yīng)力和剩余應(yīng)力共同作用,，擴散速率加快,，使晶粒通過晶界遷移,，晶粒間進行有序排列，進而改善MAS的燒結(jié)致密化,。在MAS陶瓷材料的燒結(jié)致密化過程中,，晶粒之間會形成燒結(jié)頸。根據(jù)分子動力學(xué)模型,，在MAS生坯的燒結(jié)初期,，在粒子間形成燒結(jié)頸的同時，會產(chǎn)生相應(yīng)的剪切應(yīng)力,，使晶粒之間不停旋轉(zhuǎn),，使MAS陶瓷材料的致密化程度加深。而在MAS坯體的燒結(jié)后期,，晶粒會發(fā)生旋轉(zhuǎn),，那些未發(fā)生結(jié)晶排列的晶粒會找到合適的位置進行重排，從而導(dǎo)致晶粒的異常長大,。要提高MAS陶瓷材料的致密化程度,，抑制晶粒的異常長大是關(guān)鍵。因此,，找到一種可以抑制燒結(jié)后期的晶粒生長速度,，加快致密化速率的燒結(jié)工藝至關(guān)重要。

熱壓燒結(jié)

熱壓燒結(jié)（HP）是在燒結(jié)的過程中,，對模具內(nèi)的原料施加一定的壓力,，使原料在極短的時間內(nèi)燒結(jié)成致密的坯體。在高溫和高壓的共同作用下,，陶瓷材料的成型和燒結(jié)同時進行,，促進原料擴散與致密化過程。在燒結(jié)的過程中使生坯具有一定的熱塑性,，有助于晶粒之間擴散和傳質(zhì)的進行,，可促進陶瓷燒結(jié)體的致密化。

放電等離子體燒結(jié)

放電等離子體燒結(jié)（SPS）是在燒結(jié)過程中,，對原料施加脈沖電流進行加熱的

一種燒結(jié)工藝,。在加熱過程中，將等離子活化,，熱壓后融在一起,，所以也可以叫做等離子體活化燒結(jié)。SPS 具有升溫（冷卻）速度較快,、燒結(jié)溫度較低及燒結(jié)時間較短等優(yōu)點,。

熱等靜壓燒結(jié)

熱等靜壓（HIP）是通過流體介質(zhì)在原料的表面同時施加高壓和高溫，成型和

燒結(jié)同時進行的工藝,。HIP 結(jié)合了高溫?zé)Y(jié)和常溫等壓工藝,，克服了常規(guī)熱壓中陶瓷材料壓力不均勻和缺乏橫向壓力等問題 ,。利用 HIP 可以獲得高致密度和微觀結(jié)構(gòu)均勻的 MAS 陶瓷產(chǎn)品,。作為燒結(jié)工藝里常用的設(shè)備——燒結(jié)爐在生產(chǎn)制造的過程中發(fā)揮著重要的作用,。

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廈門至隆真空科技有限公司是一家集產(chǎn)品研發(fā)、設(shè)計,、制造和營銷為一體的粉末冶金設(shè)備熱處理設(shè)備及方案提供商,，是一家國家級高新技術(shù)企業(yè)。公司自2008年成立以來,，立足于粉末冶金,、熱處理、釬焊爐,、2300℃,、2600℃高溫爐等工業(yè)爐為主的熱技術(shù)應(yīng)用領(lǐng)域，并以粉末冶金材料成型加工為輔,，一直秉持著“敢拼,、敢想、不解決問題不罷休,，學(xué)習(xí),、創(chuàng)新、匠心締造完美品質(zhì) ”的理念,。

產(chǎn)品介紹

1.氣壓燒結(jié)爐1.6.10.20MPa

產(chǎn)品概述

用于數(shù)控刀片、金屬陶瓷,、硬質(zhì)合金,、銅基合金,、鐵基合金,、碳化鈦等粉末冶金產(chǎn)品的脫脂、加壓燒結(jié),，提高抗彎強度,、硬度，提升密度,，獲得極優(yōu)良的微觀金相組織,。該設(shè)備將負壓脫脂、H2微正壓脫脂,、氣氛燒結(jié),、真空燒結(jié)、加壓燒結(jié)及快速冷卻多個過程集于一爐次內(nèi)連續(xù)完成,，有效地提高了生產(chǎn)效率,、降低了能耗,，具有性能穩(wěn)定、生產(chǎn)成本低等優(yōu)點,。

技術(shù)特點

(1)設(shè)備尺寸齊全，從實驗爐到大批量規(guī)模生產(chǎn)應(yīng)用爐均可提供,，設(shè)計壓力全面：1,、6,、10,、20MPa；

(2)多區(qū)獨立控溫,，爐門硬氈采用特殊的臺階式結(jié)構(gòu),，保證整爐的溫度均勻性；

(3)特殊的發(fā)熱體,、馬弗排布結(jié)構(gòu),，維護簡單方便；

(4)保溫筒采用多層復(fù)合結(jié)構(gòu),，內(nèi)外可采用CFC材料,，提高強度，延長使用壽命,；

(5)集成負壓脫脂,、H2微正壓脫脂、TOVAC,、分壓燒結(jié),、加壓燒結(jié)、快速冷卻等功能,；

(6)三級高效脫脂系統(tǒng)：收蠟率≥98%,；

(7)可脫除各種成型劑：橡膠、石蠟,、PEG,、塑料、乙基纖維素等 ,；

(8)整個工藝一鍵啟動,、全自動操作、數(shù)據(jù)記錄備份,，隨時調(diào)閱 ,；

(9)程序具有斷電續(xù)熱功能，一旦斷電，可以不必重新啟動程序,；

(10)遠程控制,，實現(xiàn)零距離的故障診斷及修復(fù)工作；

(11)采用特殊結(jié)構(gòu)馬弗,，密封效果好,，脫脂完全，對爐內(nèi)元件無污染,；

(12)配備內(nèi)水循環(huán)系統(tǒng),，保證設(shè)備內(nèi)部水路清潔，避免水路結(jié)垢堵塞,；

(13)模塊化組裝、快速安裝調(diào)試,；

(14)加熱系統(tǒng)電弧實時監(jiān)控系統(tǒng),，防止對整個加熱系統(tǒng)及爐體造成嚴重損傷；

(15)不斷學(xué)習(xí),，及技術(shù)優(yōu)化,，已經(jīng)取得數(shù)十項專利，實現(xiàn)國產(chǎn)設(shè)備高端國際華,；

(16)出口資質(zhì)：歐美ASME認證,、韓國KGS認證。

2.單室真空高壓氣淬爐

產(chǎn)品概述

該設(shè)備用于高速工具鋼,、量具刃具鋼,、模具鋼等合金鋼材料的真空淬火，具有對流加熱功能,，可實現(xiàn)分級淬火,、等溫淬火等工藝，也可做回火,、退火,、滲碳、滲氮等熱處理工藝,。最高冷卻氣體壓力為6bar或10bar,。

可實現(xiàn)低溫段快速和均勻加熱，合理的加熱室結(jié)構(gòu),，使加熱更均勻,，熱損耗小，更節(jié)能,。

配有高效紫銅換熱器,，高速高壓風(fēng)機，實現(xiàn)對工件快速冷卻。

技術(shù)特點

（1）采用鎢鉬全金屬爐膽,，適用對碳氣氛敏感的材料的燒結(jié)工藝,；

（2）采用特殊的爐膽結(jié)構(gòu)和加熱布置，多區(qū)控制,，超高爐溫均勻性,；

（3）加熱材料：鎢、鉬,、石墨,；

（4）具備柔性抽真空、真空燒結(jié),、微正壓燒結(jié),、分壓燒結(jié)功能；

（5）采用觸摸屏操作,，PLC集中控制,，操作簡單，可靠性高,。

3.高溫高真空釬焊爐

產(chǎn)品概述

用于不銹鋼,、高溫合金、耐熱合金等真空釬焊,，還適用于含鈦,、鋯、鈮,、鉬等同種難熔合金或異種金屬的真空釬焊,。廣泛應(yīng)用于真空開關(guān)管（滅弧室）的封排、以及鈦合金,、雷達屏蔽網(wǎng),、EGR冷卻器、金剛石刀具,、鐵鉻鋁載體等釬焊,。

技術(shù)特點

（1）：在焊接過程中，零件處于真空氣氛或保護氣氛下,，具有無氧化,、變形小、無氣孔,、無焊劑夾渣物,、表面光亮、無污染工藝等優(yōu)點,，可實現(xiàn)多道釬縫,、多個組件同時焊接,。（2）：控制系統(tǒng)由PLC控制動作，智能溫控儀控制溫度,，控制準確,，自動化程度高一鍵啟動，操作簡單可靠,。

4.石墨化爐