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廈門至?。烘V鋁尖晶石粉體燒結工藝的”得力助手“

廈門至隆真空科技有限公司  2023-07-13  點擊3441次

鎂鋁尖晶石粉體的合成


鎂鋁尖晶石的結構可以看成是閃鋅礦和巖鹽結構的結合,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)定的晶體結構狀態(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、化學成分均勻、粒徑分布窄、比表面積大及燒結活性好的 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。


燒結方法對鎂鋁尖晶石燒結致密化的影響


燒結是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,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。


燒結過程通常被分為燒結前期、燒結中期和燒結后期三個階段。(1)在燒結前期,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頸。從燒結體表面來看,燒結體的體積收縮不明顯,燒結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體的強度增加。(2)在燒結中期,燒結體中的孔隙減小,孤立的開氣孔形成連通的氣孔網(wǎng)絡,最后由于氣孔通道變窄,開氣孔逐漸變成閉氣孔。燒結體的體積收縮明顯,燒結體的體積密度明顯增加,且燒結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,使燒結體的體積密度增加。


在MAS陶瓷的燒結過程中,由于外應力和剩余應力共同作用,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的燒結致密化。在MAS陶瓷材料的燒結致密化過程中,晶粒之間會形成燒結頸。根據(jù)分子動力學模型,在MAS生坯的燒結初期,在粒子間形成燒結頸的同時,會產(chǎn)生相應的剪切應力,使晶粒之間不停旋轉,使MAS陶瓷材料的致密化程度加深。而在MAS坯體的燒結后期,晶粒會發(fā)生旋轉,那些未發(fā)生結晶排列的晶粒會找到合適的位置進行重排,從而導致晶粒的異常長大。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鍵。因此,找到一種可以抑制燒結后期的晶粒生長速度,加快致密化速率的燒結工藝至關重要。


熱壓燒結

熱壓燒結(HP)是在燒結的過程中,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同時進行,促進原料擴散與致密化過程。在燒結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,可促進陶瓷燒結體的致密化。


放電等離子體燒結

放電等離子體燒結(SPS)是在燒結過程中,對原料施加脈沖電流進行加熱的

一種燒結工藝。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。SPS 具有升溫(冷卻)速度較快、燒結溫度較低及燒結時間較短等優(yōu)點。


熱等靜壓燒結

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

燒結同時進行的工藝。HIP 結合了高溫燒結和常溫等壓工藝,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構均勻的 MAS 陶瓷產(chǎn)品。作為燒結工藝里常用的設備——燒結爐在生產(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)、設計、制造和營銷為一體的粉末冶金設備熱處理設備及方案提供商,是一家國家級高新技術企業(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)爐為主的熱技術應用領域,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,學習、創(chuàng)新、匠心締造完美品質(zhì) ”的理念。

產(chǎn)品介紹

1.氣壓燒結爐1.6.10.20MPa

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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,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。該設備將負壓脫脂、H2微正壓脫脂、氣氛燒結、真空燒結、加壓燒結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。

技術特點

(1)設備尺寸齊全,從實驗爐到大批量規(guī)模生產(chǎn)應用爐均可提供,設計壓力全面: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構,保證整爐的溫度均勻性;

(3)特殊的發(fā)熱體、馬弗排布結構,維護簡單方便;

(4)保溫筒采用多層復合結構,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、加壓燒結、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工作;

(11)采用特殊結構馬弗,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),保證設備內(nèi)部水路清潔,避免水路結垢堵塞;

(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)不斷學習,及技術優(yōu)化,已經(jīng)取得數(shù)十項專利,實現(xiàn)國產(chǎn)設備高端國際華;

(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

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產(chǎn)品概述

該設備用于高速工具鋼、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,合理的加熱室結構,使加熱更均勻,熱損耗小,更節(jié)能。

配有高效紫銅換熱器,高速高壓風機,實現(xiàn)對工件快速冷卻。

技術特點

(1)采用鎢鉬全金屬爐膽,適用對碳氣氛敏感的材料的燒結工藝;

(2)采用特殊的爐膽結構和加熱布置,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、微正壓燒結、分壓燒結功能;

(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

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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。廣泛應用于真空開關管(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

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產(chǎn)品概述

真空石墨化爐主要用于炭/炭復合材料、碳纖維保溫材料、石墨制品等的高溫石墨化、高溫提純處理。

技術特點

(1)本設備可根據(jù)客戶需求設計尺寸,能滿足超大型工件高溫處理需求;

(2)本設備專屬超高溫、大電流引電技術,能在2630℃條件下長時間穩(wěn)定使用:

(3)采用多溫區(qū)獨立控溫,溫度均勻性好;

(4)采用特殊的高溫紅外測量技術,控溫準確,誤差??;

(5)可選配強制冷卻系統(tǒng),單爐生產(chǎn)周期短,效率高。


參考資料:

李潤萍《鎂鋁尖晶石微波水熱合成及燒結性能的研究》

莊新娟等《不同燒結氣氛對尖晶石型 Li Mn2O4電化學性能的影響》

張文靜等《雙室高溫真空熱壓燒結爐的研制》

企業(yè)官網(wǎng)

中國粉體網(wǎng)資訊



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