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活化烧结

指采用物理或化学的手段使烧结温度降低、烧结时间缩短、烧结体性能提高的粉末冶金方法

活化烧结是指采用物理或化学的手段使烧结温度降低、烧结时间缩短、烧结体性能提高的一种粉末冶金方法。机械活化（mechanicalactivation）是机械合金化（mechanicalaloying）的前期。

定义
activated sintering
如铁粉通过卤化氢气体活化，钨或钼在水汽、CO2中烧结；锆粉中加入氢化物等；物理法如液相烧结、铁基合金加入磷和硼粉、超声波烧结、磁场烧结、热压烧结、热等静压烧结和真空烧结等。
活化烧结因烧结对象不同而异，多靠数据积累，实践经验总结，尚无系统理论。寻找和利用活化烧结技术，对粉末冶金烧结具有重要意义。
种类
活化烧结工艺分为物理活化烧结工艺和化学活化烧结工艺两大类。
1).物理活化烧结
物理活化烧结工艺有依靠周期性改变烧结温度、施加机械振动、超声波和外应力等促进烧结过程。
2).化学活化烧结
化学活化烧结工艺有
(1)预氧化烧结。粉末或粉末压坯在空气或蒸汽中进行低温处理，使粉末表面形成适当厚度的氧化膜，然后在还原性气氛中烧结。该法适用于铜基和铁基零件的烧结生产。
(2)改变烧结气氛的成分和含量。如在蒸汽饱和的“湿氢”中进行钼和钨的低温烧结，在气氛或填料中添加卤素化合物(如氯化氢和其他氯化物)，使铁族金属活化烧结用氢化物(TiH2、ZrH2)在烧结时离解产生活性原子实现钛、锆的烧结。
(3)粉末内添加微量元素。如在钨粉中加镍等ⅧA族金属，可使钨在1200度下烧结到接近理论密度状态。
(4)使用超细粉末、高能球磨粉末进行活化烧结。如碳化硼细粉压坯可烧结到相当致密，而烧结粗碳化硼粉末压坯，即使提高烧结温度和延长保温时间，也达不到细粉末烧结的效果。 活化烧结主要用于钨、钼、铼、铁、钽、钒、铝、钛和硬质化合物材料等的烧结。
活化烧结过程
烧结过程是一个物理化学反应过程，其烧结反应速度常数K可用下式表示:K一AexP(一Q/RT)式中A为包含反应原子碰撞的“频率因素”在内的常数;Q为烧结过程活化能;T为烧结温度。由上式可以看出，提高烧结温度T、降低烧结活化能Q和增大A值均可提高烧结速度。活化烧结是指降低烧结活化能Q的烧结方法。
实现方式
活化烧结主要是从3个方面来实现的:
(1)改变粉末表面状态，提高粉末表面原子活性和原子的扩散能力。如粉末表面预氧化处理、周期性氧化一还原反应、加氢化物等。在还原性气氛中烧结时，通过还原或分解反应而形成新生态原子，从而加速烧结过程。
(2)改变粉末颗粒接触界面的特性，以改善原子扩散途径。如添加微量活化元素，由于添加元素在基体中溶解度很小，而偏聚在粉末颗粒接触界面上，形成一个“活化层”，从而加速烧结金属原子的扩散。
(3)改善烧结时物质的迁移方式。如加入卤化物，使烧结金属生成气相产物，大大加速了物质的迁移。
活化剂的选择准则
1).活化剂在烧结过程中形成低熔点液相。因而，在某种意义讲，液相烧结相对于固相烧结也是一种特殊的活化烧结。
2).活化剂在基体中的溶解度应低，而基体组元在活化剂中的溶解度要大。
3).活化剂应在烧结过程中偏聚在基体颗粒之间，为基体组元间的物质迁移提供通道。
活化烧结速度的影响因素
1).烧结温度：活化烧结类似于普通的晶界扩散控制的烧结；
2).活化剂的临界浓度：超过某一浓度值以后，烧结速度与活化剂含量几乎无多大差异。
3).在铁基粉末冶金零件制造过程中，循环热处理所导致的BCC→FCC相变会在铁中形成残留应力，提高烧结的驱动力。
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