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二步燒結法控制高比重合金的變形

發布時間:2019-05-09來源:點擊:101

   液相烧结过程中的坍塌与变形是高比重合金生产过程中存在的一个严重问题。它对工业中生产形状要求复杂、形状保持性好、尺寸精度要求高的近净形成形产品无疑是一个很大的阻碍因素。随着产品形状复杂性要求提高和近净形工艺的发展,研究和控制高比重合金的坍塌與變形逐漸成爲一個重要因素。

  固相烧结是生产高比重合金技术上一个很重要的步骤,液相烧结过程中坍塌与变形可以通过固相烧结达到全致密面加以克服。但是,通常情况下,固相烧结不能满足高比重合金的密度和性能要求。通过综合固相烧结和液相烧结的优点,在液相烧结前,首先在固液度线下1400摄氏度进行固相烧结,然后再采用液相烧结的二步烧结工艺,研究了它对高比重合金变形组织与性能的影响。

  二步烧结模型及变形控制机理:虽然W-Ni-Fe高比重合金要在液相烧结时才能达到全致密,但大部分致密化发生在固相烧结阶段,在1400摄氏度烧结,致密度可达90%—93%。因而其致密化分为两个阶段,即固相烧结和液相烧结,其中固相烧结对钨骨架结构的坚固起到很重要的作用。

  1.固相烧结阶段。固相烧结可分为三个阶段:早期、中期、后期。早期,随烧结温度升高,扩散进行,颗粒间距发生接触,形成烧结颈和烧结劲长大,随颗粒间距离靠近,高比重合金致密化发生,并伴随有劲曲面的消失。此阶段收缩为3%—5%,致密化驱动力为曲面处空位浓度增加。在早期阶段形成的大量曲面消失标志着进入第二阶段,此阶段在晶界处形成光滑的连通圆柱形管道孔。

  2.液相烧结阶段。W-Ni-Fe高比重合金经1400摄氏度固相烧结后,形成W-W和W-r固溶体固相粘接,压坯具有一定的强度,钨骨架结构坚固,阻碍液相烧结中的变形,而且空隙半径减小,毛细管力增大,有助于液相烧结时液相的均匀充值和致密化,固相骨架有助于阻碍液相时的溶解析出和钨颗粒聚集长大,组织均匀性和合金性能较好。

  通过实验表明:W-Ni-Fe高比重合金在固相烧结阶段,形成三维长程的网络钨骨架,阻碍液相烧结中钨颗粒的偏析和变形。因此,二步烧结有助于降低直接液相烧结中的变形,高比重合金的显微组织均匀性和性能都得到提高。


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