異種粉末材料共燒結致密化及開裂行為的研究.pdf

1、目前共燒結工藝相容性問題是限制粉末共注射成形以及功能梯度材料制備技術的關鍵技術之一,由于共燒結異種材料的燒結行為不一致,極易在界面處產(chǎn)生燒結界面應力,造成異種材料共燒結界面變形、開裂等缺陷。因此,研究共燒結過程中燒結界面應力影響兩側梯度材料的致密化和開裂行為的機理就顯得尤為重要。本文的研究內容主要包括共燒結相容性基礎實驗及共燒結致密化和開裂行為機理的研究。研究的方法和結果如下:
　　 本研究選用Fe-2Ni/Fe-2Ni-0.3

2、C、Fe-2Ni/Fe-2Ni-(0.5、1、3)Cr多種共燒結材料體系進行共燒結相容性及力學性能分析實驗。結果表明共燒結后的Fe-2Ni/Fe-2Ni-0.3C、Fe-2Ni/Fe-2Ni-O.5Cr、Fe-2Ni/Fe-2Ni-1Cr試樣界面結合強度良好,達到甚至超過了強度較弱端即Fe-2Ni的強度,而Fe-2Ni/Fe-2Ni-3Cr共燒結則容易出現(xiàn)裂紋;實驗結果說明共燒結能否制備具有良好界面結合強度的試樣取決于共燒結材料的致密化

3、行為差異,差異越大,則越容易出現(xiàn)缺陷。
　　 采用忽略彈性的燒結粘性流動理論,以共燒結界面處切向應變速率相同為條件建立等式,推導界面處應力計算方程,并考慮界面應力分布情況,推導了共燒結界面兩側材料的致密化方程,引入多晶體材料高溫蠕變開裂理論,推導了共燒結材料中孔隙長大開裂方程,采用多種共燒結材料體系對共燒結理論模型進行了驗證,初步建立了兩種材料是否適合共燒結的基本判據(jù)。結果表明:共燒結過程中,共燒結界面應力大小及作用時間是造成共

4、燒結開裂的主要原因,當燒結界面應力小于受拉應力端材料的燒結應力時,共燒結不會開裂;當燒結界面應力大于受拉應力端材料的燒結應力時,共燒結是否開裂要根據(jù)應力作用時間來判斷。并根據(jù)共燒結兩材料的體積粘度和致密化速率得出了判斷共燒結開裂難易程度的簡單判據(jù)。
　　 在共燒結不開裂的情況下,燒結界面應力只會提高或者降低共燒結合金的燒結密度以及造成試樣中產(chǎn)生密度梯度。通過比較兩側材料密度分布曲線與單組份自由燒結密度直線所圍成的面積,可以得到共