v1.0 可编辑可修改 Fe-Cu：Fe为金属晶体，晶面能接近各向同性，各个方向上的析出时机率几乎相同，→近球形。

重合金：W晶体以金属键和离子结合，具有一定的方向性，高能晶面优先沉积机率↑，→卵形。

WC-Co合金：WC晶体以共价键和离子键结合，具有极强的方向性，析出在特定的晶面进行，→多边形。

不互溶体系：烧结后期，接触后的颗粒间发生晶粒合并和晶粒粗化。非接触区则基本保持原外形。存在残留孔隙。

§7活化烧结Activated Sintering

活化烧结：系指能降低烧结活化能，使体系的烧结在较低的温度下以较快的速度进行、烧结体性能得以提高的烧结方法。 1活化方法：

.化学法：添加烧结添加剂，如钨的活化烧结（添加Ni,Pd,Pt）；

.物理活化：如电火花烧结，中子辐射。前者在颗粒间的接触区通过放电产生高温而促进粉末烧结。后者则产生大量空位，为原子快速扩散创造条件。 2化学活化烧结的添加剂（活化剂activator）的选择准则

.活化剂在烧结过程中形成低熔点液相。因而，在某种意义讲，液相烧结相对于固相烧结也是一种特殊的活化烧结。

.活化剂在基体中的溶解度应低，而基体组元在活化剂中的溶解度要大。 .活化剂应在烧结过程中偏聚在基体颗粒之间，为基体组元间的物质迁移提供通道。

3活化烧结速度的影响因素

.烧结温度：活化烧结类似于普通的晶界扩散控制的烧结

.活化剂的临界浓度：超过某一浓度值以后，烧结速度与活化剂含量几乎无多大差异。

.在铁基粉末冶金零件制造过程中，循环热处理所导致的BCC→FCC相变会在铁中

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v1.0 可编辑可修改 形成残留应力，提高烧结的驱动力。

§8熔浸Infiltration

1熔浸的定义及特点

采用熔点比压坯或烧结坯组分低的金属或合金作熔浸剂，在熔浸剂熔点或共晶点以上的温度，借熔体的流动性填充其中孔隙空间的烧结方法。与普通液相烧结相比较，熔浸靠液相从外部直接填充孔隙而实现致密化，而不依靠本身的体积收缩。

特点：烧结初期发生固相烧结，中后期则发生液相烧结。

致密化机理：经固相烧结的骨架（刚性骨架）的孔隙空间被熔浸剂熔体填充。 2获得较理想熔浸效果的条件

.骨架金属的熔点与熔浸剂间的熔点差别要足够大（坯体形状保持性要求）； .坯体孔隙是连通的开孔隙网络结构，孔隙度大于10%；

.低的液相粘度和对骨架润湿性良好；（低液相流动阻力，液相填充所有孔隙空间）

.固-液相间在熔浸过程中不形成高熔点的化合物，以避免化合物堵塞液相进入孔隙网络的通道；

.最好不存在相互溶解现象：

若L→S，扩散凝固导致形成瞬时液相，烧结过程进行不充分；（产生不均匀烧结） 若S→L，形成蚀坑（Crater）或(Erosion)，影响表面质量；造成液相的体积分数过大而降低坯件的形状保持性。

对于具有一定溶解度的体系，一般采用该温度下的过饱和成份作熔浸剂。 .体系的二面角φ要大于0。若φ=0，液相侵蚀固相晶界，引起晶粒分离，导致体积膨胀。

§9超固相烧结Supersolidus sintering

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v1.0 可编辑可修改 1 与传统液相烧结的比较

与普通稳定液相烧结相似。两者间的主要差异体现在： 1）原料类型的差异：采用预合金粉末。

2）烧结温度选择在该成份的固相线与液相线之间。（在此，有关液相烧结的定义需作相应调整）

3）液相首先在颗粒中与晶粒相关的界面上形成（合金元素在晶界上偏聚）。 4）普通液相烧结主要存在一次颗粒重排列过程，而超固相线液相烧结除发生原始颗粒间的一次重排列过程之外，还发生颗粒内晶粒间的二次重排列过程。 2 烧结的微观过程：

沿颗粒中与晶粒相关的界面上优先形成液相（界面中产生溶质原子的偏聚导致固相线温度下降）→晶粒间分裂解体（单个晶粒类似单个固相颗粒）→液相再分布和颗粒重排列→滑动（由蠕变造成，二次重排列过程）→孔隙消除pore elimination→致密化densification 技术优点：

.烧结应力分布均匀，收缩也均匀：液相分布均匀 .致密化速度加快：晶粒尺寸较粉末颗粒尺寸小 3烧结质量的控制因素：

液相数量影响烧结坯体的形状保持性能 液相数量受控于温度和成份 .烧结温度 .合金成份

致密化：后续致密化与烧结前期的预烧结影响有关，即较慢的升温速度有利于形成固相晶粒的固相烧结，形成刚性骨架，阻碍晶粒的重排列。 液相数量影响烧结后晶粒尺寸：

若温度过高或成分均造成液相数量过大，导致晶粒尺寸长大。

§10烧结气氛sintering atmosphere

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v1.0 可编辑可修改 1烧结气氛的作用与分类 作用：

.保护功能：控制烧结体与环境之间的化学反应，如氧化和脱碳。 .净化功能：及时带走烧结坯体中润滑剂和成形剂的分解产物。 分类：

.氧化性气氛：如纯Ag或Ag-氧化物复合材料及氧化物（ITO陶瓷）陶瓷的烧结； .还原性气氛：含有H2或CO组份的烧结气氛，如硬质合金烧结用氢气氛，铁基、铜基粉末冶金零件的含氢、CO气氛； .惰性或中性气氛：Ar,He,N2,真空

.渗碳气氛：含有较高的导致烧结体渗碳的组元，如CO,CH4,碳氢化合物气体； .氮基气氛：含氮量很高的烧结气氛 不同烧结气氛的成本比较： 以电解氢的成本为参考：

H2：；氮基（nitrogen-based）气氛：；

分解氨（dissociated ammonia）：；吸热性气氛(endothermal gas)：；放热性气氛(exothermal gas)：；真空(vaccum)：昂贵（设备投资大） 2还原气氛（reducing atmosphere）

金属粉末烧结过程中的作用（相对于可被还原金属氧化物的体系）： .保护金属不发生氧化； .使压坯中金属氧化物还原。 MeO+H2→H2O+Me (吸热反应) Kp=PH2O/PH2 T↑,Kp↑

因而，氢气氛的还原能力随温度升高而增强，低温时的还原能力低。

气氛的露点：在标准大气压下，气氛中水蒸汽开始凝结的温度，是其中水蒸汽与氢分压比的量度。气氛中含水量愈多，露点愈高。水蒸汽体积分数（VH2O）与气氛露点（TDP）间的关系为： lg（VH2O) =+ TDP ×10-4 TDP2+×10-7 TDP3

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v1.0 可编辑可修改 (TDP is in℃)。

如：电解氢的露点通常为几摄氏度（经冷冻干燥可降低露点）；分解氨气体为-40—-50℃。 3 含碳气氛

MeO+CO→CO2+Me （放热反应） Kp=Pco2/Pco T↑，Kp↓

因而，CO在低温时具有较强的还原能力。 4可控碳势气氛 渗、脱碳原理 .以CO为主的气氛 Fe+2CO→Fe(C)+CO2 Kp=(α/(α

αc -碳在铁中的固溶度；αFe=1。

在给定的烧结条件，要控制待烧结铁基材料的碳含量（即），必须控制Pco2/Pco2。即气相中两组分的浓度比。要使αc↑，则要降低分压比，↑CO浓度。 若烧结体中碳含量高于αc，发生脱碳现象； 若烧结体中碳含量高于αc，发生渗碳现象。

碳势的概念：某一含碳量的材料在某种气氛中烧结时既不渗碳也不脱碳，以材料中的碳含量表示气氛的碳势。 .有机碳氢化合物气体：

Fe+CH4→Fe(C)+2H2 （吸热反应） Kp=PH22.αc/PCH4

在一定平衡条件下，αc取决于PH22/ PCH4。 .H2+CO混合气体： Fe+CO+H2→Fe(C)+H2O Kp=PH2O.αc/

渗碳反应不仅取决于CO的浓度，而且与露点有关。

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