異種粉末材料共燒結(jié)致密化及開裂行為的研究.pdf

1、目前共燒結(jié)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(shù)的關(guān)鍵技術(shù)之一,由于共燒結(jié)異種材料的燒結(jié)行為不一致,極易在界面處產(chǎn)生燒結(jié)界面應(yīng)力,造成異種材料共燒結(jié)界面變形、開裂等缺陷。因此,研究共燒結(jié)過程中燒結(jié)界面應(yīng)力影響兩側(cè)梯度材料的致密化和開裂行為的機(jī)理就顯得尤為重要。本文的研究內(nèi)容主要包括共燒結(jié)相容性基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)及共燒結(jié)致密化和開裂行為機(jī)理的研究。研究的方法和結(jié)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(jié)材料體系進(jìn)行共燒結(jié)相容性及力學(xué)性能分析實(shí)驗(yàn)。結(jié)果表明共燒結(jié)后的Fe-2Ni/Fe-2Ni-0.3C、Fe-2Ni/Fe-2Ni-O.5Cr、Fe-2Ni/Fe-2Ni-1Cr試樣界面結(jié)合強(qiáng)度良好,達(dá)到甚至超過了強(qiáng)度較弱端即Fe-2Ni的強(qiáng)度,而Fe-2Ni/Fe-2Ni-3Cr共燒結(jié)則容易出現(xiàn)裂紋;實(shí)驗(yàn)結(jié)果說明共燒結(jié)能否制備具有良好界面結(jié)合強(qiáng)度的試樣取決于共燒結(jié)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(jié)粘性流動(dòng)理論,以共燒結(jié)界面處切向應(yīng)變速率相同為條件建立等式,推導(dǎo)界面處應(yīng)力計(jì)算方程,并考慮界面應(yīng)力分布情況,推導(dǎo)了共燒結(jié)界面兩側(cè)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(dǎo)了共燒結(jié)材料中孔隙長大開裂方程,采用多種共燒結(jié)材料體系對(duì)共燒結(jié)理論模型進(jìn)行了驗(yàn)證,初步建立了兩種材料是否適合共燒結(jié)的基本判據(jù)。結(jié)果表明:共燒結(jié)過程中,共燒結(jié)界面應(yīng)力大小及作用時(shí)間是造成共

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