陶瓷材料的熱壓燒結實驗

1、精選優(yōu)質文檔-傾情為你奉上陶瓷材料的熱壓燒結實驗一、實驗目的1掌握熱壓燒結的基本原理和特點以及熱壓燒結適用的范圍；2了解熱壓爐的基本構造；3掌握熱壓爐的基本操作要領；4了解影響熱壓燒結的主要因素。二、實驗原理熱壓燒結是區(qū)別于常規(guī)燒結的特種燒結方法之一，它是在陶瓷或金屬粉體加熱的同時施加壓力。裝在耐高溫的磨具中的粉體顆粒在壓力和溫度的雙重作用下，逐步靠攏、滑移、變形并依靠各種傳質機制（如蒸發(fā)凝聚、擴散、粘塑性流動、溶解沉淀，視組分不同而以不同的機制為主），完成致密化過程，形成外部輪廓與模腔形狀一致的致密燒結體。因此，熱壓燒結可將壓制成型和燒結一并完成。由于在高溫下持續(xù)有壓力的作用，擴散距離縮短，

2、塑性流動過程加快，并影響到其他傳質過程的加速，熱壓燒結致密化的溫度（燒結溫度）要比常規(guī)燒結低150200，保溫時間也短的多（有時僅需2030min）。與常規(guī)燒結相比，熱壓燒結體的氣孔率低，相對密度高；燒結溫度低、保溫時間短，晶粒不易長大，所以熱壓燒結體的力學性能高。原則上，凡能用常規(guī)燒結的陶瓷材料或金屬材料均可用熱壓燒結來獲得更為致密的坯體，但熱壓燒結更適用于一些用常規(guī)方法難以燒結致密的材料，如各種非氧化物陶瓷、難熔金屬、金屬-無機復合材料等。熱壓燒結的主要優(yōu)點在于：成型壓力小，燒結溫度低，燒結時間短，制品密度高、晶粒細小。存在的缺點是：制品形狀簡單、表面較粗糙，尺寸精度低，一般需后續(xù)清理和機

3、械加工，單件生產(chǎn)、效率低，對模具材料要求高，耗費大。三、熱壓爐的基本結構熱壓爐的基本構造可分為兩部分：一為爐體和加熱系統(tǒng)，一為加壓系統(tǒng)。爐體通常為圓柱形雙層殼體，用耐熱性好的合金鋼制成，夾層內通冷卻水對爐壁、底、蓋進行冷卻，以保護爐體金屬；加熱常用高純石墨的電阻發(fā)熱，由于石墨電阻小，需用變壓器以低電壓、大電流加在石墨發(fā)熱元件上；在發(fā)熱元件與爐體之間，設置有隔熱層，以防止爐內的高溫散失，同時也保護爐體；為防止石墨氧化，熱壓時必須在真空或非氧化氣氛下進行，所以，爐體需具有很好的密封性，符合真空系統(tǒng)要求，并帶有機械真空泵、擴散泵。根據(jù)燒結的材料不同，也可通入惰性氣體（如氬氣）或氮氣、氫氣等；溫度通過

4、控制電壓、電流來改變加于發(fā)熱元件上的輸出功率而實現(xiàn)。加壓系統(tǒng)常為電動液壓式單軸上下方向加壓，在發(fā)熱元件圍成的爐腔中部放有高強度石墨制成的壓模，壓模有模套、上下壓頭組成，上（或下）壓頭能在模套內運動，以實現(xiàn)對粉體材料的壓制。四、實驗儀器設備1熱壓爐；2高強石墨磨具及石墨襯套、墊片；3h-BN粉，酒精；4燒杯、小毛刷；4氣氛燒結時需備有保護氣體。五、實驗步驟1粉體準備2模具準備在燒杯中以無水酒精、h-BN粉配成懸浮液，用小毛刷將其涂刷與模具的模套內壁、上壓頭四周及下接觸面、下壓頭上接觸面以及襯套的內外表面、墊片的全部表面，以防止熱壓時粘模而便于脫模。3裝粉、裝模將模套襯套裝配在一起，再將下壓頭裝入

5、模腔，放入一保護墊片，將粉體適量裝入模腔，表面刮平，再放一保護墊片后將上壓頭插入，并輕輕旋之無卡滯現(xiàn)象。將裝好粉料的磨具裝在爐內中央下面的下壓頭座上，保證平穩(wěn)；其上放加壓壓頭，蓋好隔熱墊，安裝好爐蓋，上緊螺栓，裝爐完成。4抽氣抽真空至要求的真空度。如氣氛燒結，也要先抽真空，真空度可不要求太高。5升溫、通保護氣體升溫時需打開各冷卻水進出口閥。開啟加熱按鈕，按事先確定好的升溫速率加熱。如氣氛燒結，保護氣體可開始升溫時即通氣。6燒結保溫、加壓達到所需燒結溫度時開始計算保溫時間，同時加壓至所需燒結壓力，并保壓至所需時間。加壓也可分段進行。7燒結結束工作保溫結束后，即可關閉加熱系統(tǒng)電源，讓爐子內各物件自然冷卻，但冷卻水（及保護氣體）仍通。加壓系統(tǒng)關閉電源。冷至室溫后，通水、通氣結束，關閉進水閥、通氣閥、氣瓶等。8脫模、取樣爐內溫度冷至室溫即可打開爐蓋，取出模具，壓出襯套、墊片及試樣。六、注意事項1實驗前務必認真閱讀指導書，在指導老師講解下結合實物，了解爐子結構和各控制按鈕、閥的作用。2熱壓爐為大型貴重設備，必須在老師指導下多人協(xié)作才能使用，禁止隨便亂動按鈕、控制閥和溫度儀表等。3石墨磨具和爐內其他石墨件均為易碎品，價值較高，不得敲擊，要輕拿輕放。4。燒結時注意冷卻水溫度不可太高，以有效保護爐體。七、實驗報告要求1實驗目的及基本原理2熱壓燒結過程的紀錄