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梯度結(jié)構(gòu)材料制備之粉末冶金
專欄：公司新聞
發(fā)布日期：2012-12-08
閱讀量：2904
作者：佚名
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        梯度結(jié)構(gòu)材料的制備方法很多，硬質(zhì)合金的主要制備方法就是粉末冶金。粉末冶金是指以金屬或者陶瓷粉末為原料，通過固結(jié)成形和高溫致密化，實(shí)現(xiàn)粉末顆粒之間的冶金結(jié)合和消除空隙，從而制備成具有一定形狀尺寸和強(qiáng)度的快體。相對(duì)熔煉方法，粉末冶金方法在成本設(shè)計(jì)、組元空間分布和近型成形方面具有顯著的優(yōu)勢。
      在高溫下互不相溶的金屬與金屬、金屬于陶瓷、陶瓷于陶瓷顆粒能夠很方面地通過粉末形成混合在一起。在組元的空間分布方面，通過手工或者計(jì)算機(jī)控制每一層粉末的厚度和原料成分，即可實(shí)現(xiàn)梯度結(jié)構(gòu)。粉末冶金構(gòu)造法制備梯度結(jié)構(gòu)材料的關(guān)鍵是燒結(jié)工藝的控制。粉末冶金材料的強(qiáng)度取決于粉末顆粒之間的冶金集合以及空隙的消除，也就是所謂的致密化。粉末致密化的驅(qū)動(dòng)力通常用燒結(jié)應(yīng)力來表示，實(shí)際上是粉末顆粒表面能的降低和物質(zhì)在高溫下的擴(kuò)散和流動(dòng)共同作用的結(jié)果。
      燒結(jié)應(yīng)力是指使燒結(jié)體在燒結(jié)過程中沿某一軸向收縮剛好停止時(shí)必需的作用力，數(shù)值上恰好等于燒結(jié)體自身產(chǎn)生的收縮力。燒結(jié)應(yīng)力一般包括粉末顆粒間的范德華力、靜電力、金屬鍵合力、電子作用力、本征拉普拉斯應(yīng)力及有液相存在時(shí)表面張力作用下的附加力。燒結(jié)應(yīng)力與溫度關(guān)系密切，只有在較高溫度下才能使體系以較快的速度發(fā)生致密化。對(duì)于不同成分梯度層的致密化，其燒結(jié)溫度有較大的差別。通常的做法是選擇一個(gè)比較中間的溫度。此外，由于在同一溫度燒結(jié)技術(shù)，每一梯度的收縮不一直，可能會(huì)導(dǎo)致層之間開裂或者變形。為了克服這種缺陷，目前已發(fā)展溫度梯度燒結(jié)技術(shù)，不同的燒結(jié)溫度呈梯度分布，從而使得外縮系數(shù)接近。采用新型的燒結(jié)技術(shù)，能夠順利實(shí)現(xiàn)梯度結(jié)構(gòu)材料的整體致密化。其主要方式有放電等離子燒結(jié)(SPS)，微波燒結(jié)和激光快速成形。
      梯度結(jié)構(gòu)材料的構(gòu)造方法中以粉末冶金法最為主要，由于粉末冶金技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)，已成為解決新材料問題的鑰匙，在新材料的發(fā)展中起著舉足輕重的作用，硬質(zhì)合金工業(yè)中尤為突出。


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