十字之燒結

十字之燒結

燒結簡言為在適當的溫度、氣氛下保持適當的時間，是粉末冶金生產中的基本工序，對最終產品的性能起著決定性的作用。

上面一句話沒什麼大錯，但不必太在意『決定性的作用』這幾個字，原因如下：

1、開篇強調了方向的重要性，而最終指標與應用場景是方向，而方向實現的核心是配方，配方如果優良，就保證了產品不會存在先天的缺陷，而先天缺陷是致命的，尤其是在沒有提前發現的情況下，發現的越晚，處理成本也就越高；

2、每一個理論公式、每一件事都有前提條件，而每道工序都是下一道工序的前提條件，前提條件不滿足的話後續也就不用談了；

3、燒結之所以有決定性的作用，在於其挽救後天失誤的能力，比如球磨時形狀控制不到位等，成形時參數不對導致成形後產品存在微小的裂紋等，都可以通過燒結加以一定的補救，簡言之提高了整個流程的容錯率。

先寫一下簡單的雙顆粒模型：兩個相互接近的球體，在適當的溫度下維持適當的時間，就會形成一個燒結頸，形狀類似雙子花生殼的外形，這種結合方式為冶金結合。多顆粒如果以各球心為點，可以具像成四稜錐的堆積模型，接觸點經燒結成為燒結頸，根據燒結參數不同，小顆粒會被完全包覆，但抱歉，事實不太一樣，首先是顆粒度（顆粒大小）的不均勻，其次是填充時的混合分布不均勻，都使其可能成形後存在其它堆積方式，使燒結之後呈現整體規律，局部錯雜的現象。

過程簡寫為由粉末顆粒接觸處形成燒結頸，燒結頸長大，產品中的氣體排出，當燒結頸長大到一定程度，少部分氣體孔隙被完全封閉且逐步呈現為球形，此時產品的收縮、尺寸的縮小最為明顯，隨著進一步的燒結，孔隙個數減少，平均孔隙尺寸增大並被進一步壓縮，完成燒結。

前期加入的成形劑、潤滑劑都會造成一定的影響，若升溫過快，排出物與本身氣體都可能使產品鼓泡脹大，難以修復。一些精密部件為了維持很高的精度，希望燒結後尺寸盡量不發生變化，此時就需要成形時的壓制毛坯本身氣體含量少，密度高，但這一方面對壓力機的噸位（壓力大小）以及模具的精密度有很高的要求，另一方面高溫燒結會產生熱變形，需要嚴格控制燒結溫度和時間，為了較為準確的控制變形，一般採用低溫燒結，但低溫燒結會使燒結時間延長，因此若材質後期加工成本不大，通常加入冗餘量便於後期加工。

燒結還存在活化燒結等方式，相應的設備、氣氛的選擇也有大量的內容，但不提，這裡接下來寫上一篇3D列印，提到了『從現在來說不認為這項技術可以進入粉末冶金行業』，冶金結合的方式決定了其不能如光敏樹脂般融化成半流體進行堆積，解決方式可以為先平鋪然後激光燒結吧，但這對於前兩層沒有問題，但對於後續層會產生極大的問題：激光燒結速度快，能量高，會使顆粒結合時產生畸變，若燒結溫度是1300度，前兩層沒問題，但燒結到第50層呢？第49層與第50層溫度是1300度，此時第1層與第2層溫度可能有900度，而這時之前產生的畸變就會產生變化，第2層到第49層各層都會發生變化，造成整體結構、性能極不均勻，如果要修復這種問題，按傳統思路是進行燒結後熱處理。但什麼情況下可用呢？燒結溫度與改善畸變的溫度跳動不大的情況，如一種材質900度會發生變化，只有這一個溫度會對產品最終性能造成影響或材質性能要求不高時，對於粉末冶金兩種跳差極大的溫度時還需要進一步的技術發展。

十字之燒結就先寫到這裡（這一篇的實際內容因太多太細沒有深入），歡迎有興趣的人士一起交流，共同進步，也希望不吝賜教，各方面都可以。