液相燒結(jié)(Liquid Phase Sintering, LPS)是一種在燒結(jié)過(guò)程中部分物質(zhì)進(jìn)入液相并促進(jìn)顆粒致密化的燒結(jié)方法。對(duì)于鉬銅合金而言,由于鉬的熔點(diǎn)高達(dá)2617℃,而銅的熔點(diǎn)僅為1083℃,因此當(dāng)燒結(jié)溫度超過(guò)銅的熔點(diǎn)但遠(yuǎn)低于鉬的熔點(diǎn)時(shí),銅會(huì)部分熔化并填充鉬顆粒間的孔隙,從而顯著提高材料的致密度和力學(xué)性能。
液相燒結(jié)工藝流程
1. 原料制備
液相燒結(jié)需要高純度的鉬粉和銅粉作為原料。鉬粉通常采用氫氣還原法制備,而銅粉則可通過(guò)電解法或氣霧化法獲得。粉末的粒度和形貌對(duì)最終的合金性能有重要影響,細(xì)小且均勻的顆粒有助于提高燒結(jié)密度。
2. 粉末混合
為了保證鉬和銅的均勻分布,通常采用球磨或機(jī)械混合等方法進(jìn)行粉末混合。濕法混合能夠有效減少團(tuán)聚,提高粉末的均勻性。
3. 壓制成型
混合均勻的粉末通過(guò)冷等靜壓(CIP)或模具壓制成型,以獲得所需的形狀。壓制密度通常在60%-70%之間,以確保在后續(xù)燒結(jié)過(guò)程中能實(shí)現(xiàn)充分的致密化。
4. 燒結(jié)
燒結(jié)通常在氫氣或惰性氣體保護(hù)氣氛(如氬氣)下進(jìn)行,以防止銅的氧化。燒結(jié)過(guò)程的關(guān)鍵參數(shù)包括燒結(jié)溫度、保溫時(shí)間和升溫速率:
燒結(jié)溫度:通常控制在1100-1300℃之間。溫度過(guò)低,銅不能完全滲透,影響致密度;溫度過(guò)高,銅可能蒸發(fā)或流失,導(dǎo)致成分偏析。
保溫時(shí)間:通常控制在1-3小時(shí),以確保銅充分潤(rùn)濕鉬顆粒,實(shí)現(xiàn)最佳的致密化效果。
升溫速率:應(yīng)緩慢升溫,避免銅粉過(guò)早熔化而導(dǎo)致鉬顆粒的非均勻重排。
5. 冷卻與后處理
燒結(jié)后,通常采用控制冷卻(如慢冷或退火)以減少熱應(yīng)力和微裂紋的產(chǎn)生。后處理可能包括熱等靜壓(HIP)以進(jìn)一步提高密度,以及機(jī)械加工以獲得最終尺寸精度。