粉末冶金是一個(gè)總括術(shù)語，包括各種制造工藝。這些工藝的共同點(diǎn)是在零件制造中使用粉末原料。燒結(jié)是一種熱處理，通常用于提高給定材料的強(qiáng)度和結(jié)構(gòu)完整性。粉末冶金工藝使用燒結(jié)將金屬粉末和其他材料轉(zhuǎn)化為終用途零件。燒結(jié)通常在具有不同溫度區(qū)的單個(gè)細(xì)長爐中進(jìn)行。

為了促進(jìn)該過程，合金元素或壓制潤滑劑可以添加到金屬粉末中。在傳統(tǒng)的固態(tài)燒結(jié)中，壓制潤滑劑首先通過蒸汽的蒸發(fā)或燃燒來消除。顆粒表面的氧化物也必需充分還原，以使該過程正常進(jìn)行。

燒結(jié)過程：初始階段

燒結(jié)過程在熔爐中進(jìn)行，熔爐以與馬氏體晶體結(jié)構(gòu)形成一致的速度冷卻材料。

起初，不連續(xù)的顆粒仍然存在，因?yàn)闆]有壓實(shí)或熔化。在粉末冶金中，選定的燒結(jié)溫度總是低于材料中主要金屬的熔點(diǎn)。然而，所選擇的溫度足夠高，以促進(jìn)相鄰顆粒之間接觸點(diǎn)的頸部形成，盡管通道保留在頸部之間。

在與粉末冶金相關(guān)的傳統(tǒng)燒結(jié)中，顆粒起初通過冷焊結(jié)合在一起。這使得粉末壓塊具有足夠的生坯強(qiáng)度，以便在進(jìn)一步加工過程中保持在一起。

燒結(jié)過程：中間階段

在燒結(jié)過程的中間階段，隨著相鄰頸部逐漸合并和顆粒擴(kuò)散，堆積密度增加。由此產(chǎn)生的通道閉合增加了致密化。實(shí)現(xiàn)這一點(diǎn)的兩種常見方法是瞬時(shí)液相燒結(jié)和液相燒結(jié)。

瞬時(shí)液相燒結(jié)

瞬時(shí)液相燒結(jié)可能涉及向鐵粉中添加銅粉，以抵消燒結(jié)過程中可能出現(xiàn)的自然磁極收縮。在常規(guī)燒結(jié)溫度下，銅熔化，熔化的銅注入并膨脹鐵顆粒。經(jīng)過仔細(xì)計(jì)算的銅含量會(huì)導(dǎo)致膨脹，從而準(zhǔn)確抵消原本會(huì)發(fā)生的收縮。當(dāng)物體冷卻變硬時(shí)，熔化的銅進(jìn)一步強(qiáng)化了物體。

液相燒結(jié)

久燒結(jié)概念促進(jìn)毛細(xì)作用，將液體吸引到開放的孔中，導(dǎo)致顆粒移動(dòng)，從而改善堆積。久性液相燒結(jié)通常用于硬質(zhì)合金等材料。

燒結(jié)過程：后階段

在燒結(jié)過程的后階段，孔隙收縮，體積減小?？赡軙?huì)保留一些獨(dú)立的孔隙，但燒結(jié)過程早期存在的松散堆積的材料已在很大程度上轉(zhuǎn)變?yōu)楣虘B(tài)材料。

在久液相燒結(jié)的后階段，液體從更密集的區(qū)域遷移到剩余的孔隙中。成功地將顆粒重新排列成理想的堆積體通常需要熔化粘合劑添加劑。

一旦粉末冶金過程中的燒結(jié)完成，有多種二次操作可以用來進(jìn)一步優(yōu)化性能，例如用樹脂或油浸漬和用熔融金屬滲透。二次加工還包括各種形式的表面工程，如機(jī)械加工、噴丸、蒸汽處理、氣相沉積和高速熱噴涂。