Дослідження процесу спікання та механізму алмазних сегментів

1. Огляд спікання

Спікання - один з найбільш основних процесів у процесі виробництва порошкової металургії, і це також останній великий процес. Він відіграє вирішальну роль у виконанні кінцевого продукту. Спікінг - це "шлюз" виробництва алмазних леза.

 

Процес спікання - це низка складних фізичних та хімічних процесів, таких як дифузія, плавлення, потік, усадка та перекристалізація між ущільненими металевими матричними порошками під гарячим пресуванням, що створює міцну зв’язок між частинками матриці, що робить продукт сильним і має певну тверду та силу.

 

Процес спікання в основному стосується системи спікання, а крива малюється відповідно до залежності між температурою та часом. Тому температуру спікання необхідно визначити спочатку відповідно до складу та співвідношення матриці леза, розміру та специфікаціям леза пилки тощо, а потім слід визначити метод нагріву та час ізоляції після досягнення температури спікання.

 

1). Визначення температури спікання

For a certain saw blade product, since its matrix composition has been determined, its sintering temperature is a fixed temperature range. This range is generally specified at the optimal temperature sintering point plus or minus 10°C, and the sintering temperature is generally about 2/3 of the melting point of the main component, that is, Tsintering>2/3tmelting. Фактична температура спікання визначається за допомогою випробувальних тестових блоків. Перша група тестових блоків визначається відповідно до вищевказаної температури. Після випробувального спікання спостерігається колір, стан поверхні, кристалізацію тощо. Потім наведена температура спікання другої групи тестових блоків, а третя та четверта група тестових блоків тестуються так само, поки не буде отримана відповідна температура спікання.

 

2). Час спікання

Час спікання та температура спікання - це пара споріднених параметрів, оскільки коли температура спікання буде належним чином підвищена, час ізоляції точки спікання може бути відносно скороченим, але якщо контроль буде неправильним, продукт буде деформований, зерна зросте, і навіть відбудеться сегрегація, що впливає на якість продукту. Коли температура спікання низька, час ізоляції повинен бути продовжений, інакше продукт буде недопалений. Різниця температури спікання не може бути занадто великою, як правило, близько 20 ° C.

 

2. Теоретичний аналіз процесу спікання

Після того, як матричний порошок спікається, сила спіканого тіла збільшується. По -перше, міцність на зв'язок між частинками порошку збільшується. Під час спікання, завдяки високій температурі, рух атомів у порошку посилюється, що дозволяє більше атомів потрапляти в контактну поверхню між частинками, утворюючи поверхню. Більше того, у міру розширення поверхні скріплення сили спіканого тіла також збільшуються. Поверхня скріплення розширюється, утворюючи шию, що спікає, так що початковий інтерфейс частинок утворює зерновий інтерфейс, і в міру продовження спікання межа зерна може переміщатися у внутрішню частину частинки, що призводить до зростання зерна.

 

Збільшення сили спіканого тіла також відображається на зменшенні об'єму пор та загальній кількості пор, а також зміні форми пор. У міру зростання шиї спікання, пори, які спочатку були взаємопов'язані між частинками, поступово зменшуються на закриті пори, а потім стають округлі. Розмір і кількість пор також змінюються, тобто кількість пор зменшується, тоді як середній розмір пор збільшується.

 

Формування поверхні склеювання частинок зазвичай не призводить до усадки спіканого тіла. Тому ущільнення не відзначає початок процесу спікання, і лише збільшення сили спіканого тіла є очевидним ознакою спікання. З ростом шиї, що спікає, зменшенням загального об'єму пор та скороченням відстані між частинками, процес ущільнення дійсно починається. Як було сказано вище, крім зростання шиї, що спікає під час процесу спікання, компакт може бути ущільненим і скороченим; площа поверхні зменшиться; Сила може бути збільшена, а провідність збільшиться. Ці параметри забезпечують можливість опису процесу спікання. У більшості випадків процес спікання супроводжується зменшенням розміру спіканого тіла. Його параметр ущільнення φ може бути виражений як:

• Φ=(ρs–ρg)/(ρt-ρg)
• де ρs -- щільність тіла, що спрямовується;
• ρt -- Теоретична щільність;
• ρg -- ущільнена щільність.

 

На малюнку нижче показані зміни деяких параметрів, коли ізотермічне спікання проводиться при двох температурах (T2 ›T1), що відображає основні наслідки часу та температури на процес спікання.

 

 

 

Процес ізотермічного спікання порошку може бути приблизно розділений на три етапи з незрозумілими межами (схематична схема наступним чином).

 

 

 

 

• (1) Початкова стадія - початкова стадія спікання або стадія зв'язку. Оригінальні контактні точки або контактні поверхні між частинками перетворюються на зернове скріплення, тобто шия, що спрямовується, утворюється через атомні процеси міграції, такі як зародження та ріст. Цей етап в основному включає відновлення металів, випаровування адсорбованого газу та води, а також розкладання та видалення формувального агента в компактному.
• (2) Проміжна стадія - стадія росту шиї спікання. Велика міграція атомів на поверхню з’єднання частинок призводить до розширення шиї, що спрямовується, відстань між частинками до зменшення, і безперервна порожнеча мережа. У той же час, завдяки зростанню зерна, межа зерна рухається по порах, а пори зникають у великій кількості, де межа зерна підмітається. Збільшення щільності та міцності є основними характеристиками цього етапу.
• (3) Кінцева стадія - закрита пори сфероїдизація та етап усадки. Більшість пор повністю відокремлені, кількість закритих пор значно збільшується, а форма пор, як правило, сферична і продовжує скорочуватися. На цій стадії все спілове тіло все ще може повільно скоротитися, але це досягається шляхом зникнення невеликих пор і зменшення кількості пор. Однак все ще є невелика кількість залишків ізольованих невеликих пор, які неможливо усунути.