热扩散对脉冲电流烧结初期驱动力的影响

基于温度梯度引起的热扩散通量是烧结颈部物质迁移的额外驱动力,建立了氧化铝颗粒非等径两颗粒模型,引入将热传播速度定义为有限值的广义热弹性理论,研究了脉冲电流烧结初期热扩散对烧结驱动力的影响。数值计算表明,脉冲电流烧结过程的热扩散通量远大于颈部曲率驱动的空位扩散通量,说明在烧结初期热扩散提供的驱动力占主要地位。小颗粒越小,热扩散与空位扩散通量的比值越大,越容易烧结。     

广义热弹性扩散下非等径颗粒的烧结驱动力分析

在广义热弹性扩散理论框架下建立非等径两颗粒系统三维有限元模型，研究颗粒系统温度场和浓度场的分布规律，分析场分布对脉冲电流烧结初期迁移驱动力的影响。结果表明，颗粒颈部空位浓度梯度、温度梯度、由温度场和应力场产生的浓度梯度是颗粒颈部物质迁移的共同驱动力。烧结颈部的温度会产生两次突变，烧结过程中小颗粒一直保持高温状态；温度变化会引起浓度改变，使得颈部浓度高于边缘浓度；热扩散占总扩散通量的2/3，浓度扩散占1/3，因此烧结颈部的热扩散驱动力和浓度扩散驱动力是脉冲电流烧结过程的主导驱动力，提高热扩散能力和浓度扩散通量可显著提高烧结过程驱动力。非等径颗粒的烧结驱动力远远大于等径颗粒，为非等径颗粒的烧结比等径颗粒更为迅速提供了理论依据。     

含铜铁基粉末冶金零件烧结性能的研究进展

含铜铁基粉末冶金材料在烧结前后易发生尺寸变化,为此类零件的生产带来不便。本文介绍了有关含铜铁基粉末冶金材料的烧结过程、烧结过程中铁铜粉末颗粒尺寸变化和烧结尺寸变化的相关研究进展,主要包括以下内容:高于Cu熔点温度烧结时,Cu颗粒熔化扩散渗入Fe颗粒中,在Cu颗粒原本位置形成流出孔隙,从而造成烧结坯尺寸的膨胀;随着烧结温度或烧结时间的增加,烧结过程中铁铜粉末颗粒的尺寸呈增大趋势;影响含铜铁基粉末冶金材料烧结尺寸变化率的主要因素是粉末粒度及合金元素的成分和含量。     

金纳米颗粒烧结的分子动力学模拟

采用分子动力学模拟方法研究了不同尺寸Au纳米颗粒在烧结过程中晶型转变及烧结颈长大机制.研究发现纳米颗粒的烧结颈生长主要分为两个阶段:初始烧结颈的快速形成阶段和烧结颈的稳定长大阶段.不同尺寸纳米颗粒烧结过程中烧结颈长大的主要机制不同:当颗粒尺寸为4 nm时,原子迁移主要受晶界（或位错）滑移、表面扩散和黏性流动控制;当尺寸在6nm左右时,原子迁移主要受晶界扩散、表面扩散和黏性流动控制;当颗粒尺寸为9 nm时,原子迁移主要受晶界扩散和表面扩散控制.烧结过程中Au颗粒的fcc结构会向无定形结构转变.此外,小尺寸的纳米颗粒在烧结过程中由于位错或晶界滑移、原子的黏性流动等因素会形成hcp结构.      

电火花烧结的发展趋势

电火花烧结技术是一种新型的快速烧结技术。具有升温速度快、烧结时间短、效率高等特点。它是通过瞬间高能脉冲电流使粉末颗粒之间产生等离子放电,烧结制成高性能材料或制件。该文综述了电火花烧结的设备、工艺特点和技术原理;分析了电火花烧结的工艺参数对所制得材料的结构和性能的影响;简要介绍了电火花烧结技术在新材料制备及合成中的应用;展望了电火花烧结技术的发展前景。     

烧结理论进展——2.烧结初期多种扩散机制耦合作用的烧结模型

在恒体积条件下给出了多种扩散机制耦合作用两球单元烧结模型的推导过程,编制了相应的计算软件,计算了铜在不同的粒度、温度、时间条件下的颈长方程和对心收缩方程。结果表明:在相同条件下,多机制综合作用颈长方程略高于表面扩散机制单独起作用的颈长方程;多机制综合作用的对心收缩小于只考虑晶界扩散和体积扩散的对心收缩。颈长方程的时间指数随时间的增加而变小。在不同烧结条件下各种机制对颈部物质的贡献存在很大差别。加热速率影响颗粒的对心收缩,在相同烧结时间内,加热速率越低,烧结收缩量越大。压密度越高,在烧结初期颗粒的颈长速率和收缩速率越低。     

放电等离子烧结材料的最新进展

放电等离子烧结 (SPS)是一种快速烧结新工艺。将瞬间、断续、高能脉冲电流通入装有粉末的模具上 ,在粉末颗粒间即可产生等离子放电 ,导致粉末的净化、活化、均化等效应。本文简要介绍SPS的基本概念、工艺原理和特征 ,较详细叙述利用SPS工艺在研究开发功能梯度材料、电磁材料、精细陶瓷、硬质合金和生物材料等方面的最新进展     

粉末涂敷法制备CuInSe_2薄膜的硒化烧结过程研究

用粉末涂敷法在Mo箔上涂敷CuInSe2前驱体薄膜,进而在H2气氛中热处理制备了太阳能薄膜电池吸收层用CuInSe2薄膜.利用X射线衍射仪(XRD)、扫描电镜(SEM)和其配备的能谱仪(EDS)对CuInSe2薄膜进行分析和表征,对硒化烧结过程中化学反应的可能性进行了热力学计算.结果表明:硒化烧结过程分为三个阶段:二元化合物CuSe和三元化合物CuInSe2的形成均出现在硒化烧结的前两个阶段;第三个阶段主要是CuInSe2晶粒长大和薄膜的致密化过程.H2气氛在CuInSe2薄膜烧结过程中可能起到催化剂的作用.     

放电等离子体烧结W粉数值模拟

根据传热学以及电磁理论,在放电等离子体烧结的典型烧结条件下建立了电热耦合控制方程,利用有限元方法对W粉试样在烧结中的电热效应进行了数值模拟,得到烧结过程中电流密度、能量密度以及温度场分布。结果表明:放电等离子体烧结升温速率快,半径大小影响模具轴向温度梯度,试样径向有较高的温度梯度,影响烧结后试样的均匀性。     

烧结过程碳燃烧模拟研究

在考虑孔隙率的基础上采用缩核模型,研究了单颗粒煤焦在烧结床上的燃烧过程,通过数值模拟着重研究了不同氧含量和环境温度下烧结过程中煤焦颗粒的燃烧状况。研究发现:烧结过程中煤焦着火点为973K时,燃烧所能达到的最高温度为1650K;随着灰层增加,颗粒反应速率下降;提高助燃剂中氧含量及环境温度有助于颗粒的燃烧;颗粒尺寸对于烧结过程有着重要的影响。     

电流辅助烧结过程的多物理场耦合体系模拟

通过建立热-力-电-扩散强耦合结合相场模型的控制方程,对碳化硅材料的电流辅助烧结致密化机理进行了模拟研究,其中考虑了以下三个方面的影响:电流密度对烧结激活能的影响通过扩散系数引入耦合方程,在模拟中实现了活化作用实时影响扩散行为;碳化硅材料电导率与温度变化的关系;通过碳化硅烧结宏观有限元计算给出微结构演化的电流与温度边界条件。在该耦合理论体系下,对不同温升率的微结构演化全过程进行了模拟,计算所得的致密化曲线均与实验结果相符。模拟结果表明,在电流辅助烧结中,活化作用可极大促进致密化过程;提高温升率使得扩散驱动力增大,进而提高致密化速率。     

熔剂颗粒在烧结过程中的特征演变及影响

 对烧结现场生产进行全流程取样,分析熔剂颗粒在烧结过程中的演变规律,及其对烧结过程的影响。结果表明,在烧结混合料制粒过程中,小于0.5 mm熔剂颗粒较铁矿粉颗粒更容易黏附至核颗粒表面形成新的颗粒,从而相对均匀地分布至混合料各粒级中。大于0.5 mm粒级熔剂颗粒作为核黏附一定厚度的黏附层形成新的颗粒,黏附层厚度均小于1 mm,因此,新颗粒直径仅在原始颗粒粒径基础上增大不超过2 mm。同时由于熔剂原始颗粒粒级较细,导致制粒后大于5 mm粒级混合料中熔剂含量较少。而在烧结台车布料过程中粒级存在偏析,大颗粒向下分布,最底层大于5 mm粒级颗粒分布最多,从而导致熔剂的偏析,混合料中大于5 mm粒级颗粒增多加大了熔剂的偏析,混合料中3~5 mm粒级颗粒增多减弱了熔剂的偏析。料层粒级偏析使烧结料层,最底层混合料中熔剂总量变少,大颗粒熔剂增多,熔剂颗粒数量减少,导致熔剂分布点变少,熔剂分布不均匀程度增加,局部高碱度环境变少,液相产生的难度增加。同时,由于颗粒的偏析,最底层混合料中大颗粒铁矿粉增加,出现更多的未熔原矿,最终导致烧结料层最底层烧结矿质量变差。     

烧结烟气脱硫系统湿烟气排放的环境问题探讨

某钢铁企业大型烧结烟气湿法脱硫系统采用湿烟气排放,在国内烧结脱硫领域尚属首例。对该脱硫系统湿烟气排放的扩散情况、烟羽长度等进行了计算,并对相关排放污染物的最大落地浓度及其出现距离等环境问题进行初步分析和探讨。计算结果表明,该脱硫系统当前湿烟气排放烟羽抬升高度为78～144 m,冬季明显高于夏季;烟羽扩散长度为50～220 m,随环境温度、相对湿度、风速等因素改变而改变;净化湿烟气中SO2、NOx和粉尘等污染物排放浓度均满足国家环境标准要求。     

CuNi合金放电等离子烧结温度场的热电耦合分析

在烧结试验测得实际加载电流曲线和温升曲线的基础上,以Marc有限元软件为平台,对CuNi合金放电等离子烧结(SPS)烧结过程进行热电耦合有限元模拟。结果表明:采用热电耦合有限元分析,可以较好地预测导电材料放电等离子烧结过程的温度升高和分布规律;在保温的初始阶段,试样中心部位的温度基本达到烧结温度,但此时试样各部位的温度并不均匀一致,模具各部分之间的温度差距也较大,且试样中心温度高于试样边缘温度;在保温结束阶段,试样中心部位的温度略高于实际烧结温度,模具各部分之间的温度差距逐渐减小。     

SPS烧结制备WC-6Co-1.5Al硬质合金的研究

针对WC-6Co-1.5Al球磨粉末,研究SPS烧结工艺对烧结合金密度、组织、力学性能及断口形貌的影响规律.研究结果表明：在脉冲电流基值为360A、峰值为3 000A、频率为50Hz、占空比为50%,恒流电流为1 500A,总烧结时长为6min,烧结压力为30MPa的工艺参数下,利用脉冲电流烧结1min后,继之以恒流电流烧结5min,可获得密度、硬度和弯曲强度分别达14.2g/cm3、94HRA和1 660MPa的超细晶WC-6Co-1.5Al硬质合金块体材料;进一步延长或缩短脉冲电流烧结时间,烧结体的密度、硬度和弯曲强度反而下降.