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還原鐵粉燒結(jié)過程的熱力學(xué)基礎(chǔ)

       粉末有自動(dòng)粘結(jié)或成團(tuán)的傾向，特別是極細(xì)的粉末，即使在室溫下，經(jīng)過相當(dāng)長(zhǎng)的時(shí)間也會(huì)逐漸聚結(jié)，在高溫下，結(jié)塊十分明顯。還原鐵粉粉末受熱，顆粒之間發(fā)生粘結(jié)，這就是我們常說的燒結(jié)現(xiàn)象。

粉末顆粒燒結(jié)的過程

       還原鐵粉燒結(jié)后，燒結(jié)體的強(qiáng)度增加，首先是顆粒間的聯(lián)結(jié)強(qiáng)度增大，即聯(lián)結(jié)面上原子間的引力增大。在粉末或粉末壓坯內(nèi)，顆粒間接觸面上能達(dá)到原子引力作用范圍的原子數(shù)目有限，但是在高溫下，由于原子振動(dòng)的振幅加大，發(fā)生擴(kuò)散，接觸面上才有更多的原子進(jìn)入原子作用力范圍，形成粘結(jié)面，并且隨著粘結(jié)面的擴(kuò)大，燒結(jié)體的強(qiáng)度也增加。粘結(jié)面擴(kuò)大進(jìn)而形成燒結(jié)頸，使原來的顆粒界面形成晶粒界面，而且隨著燒結(jié)的繼續(xù)進(jìn)行，晶面可以向燒結(jié)體顆粒內(nèi)部移動(dòng)，導(dǎo)致晶粒長(zhǎng)大，如下圖所示：

       燒結(jié)體強(qiáng)度增大還反映在孔隙體積和孔隙總數(shù)的減少以及孔隙的形狀變化上。由于燒結(jié)頸長(zhǎng)大，顆粒間原來相互連通的孔隙逐漸收縮成閉孔，然后逐漸變圓。在孔隙性質(zhì)和形狀發(fā)生變化的同時(shí)，孔隙的大小和數(shù)量也在改變，即孔隙個(gè)數(shù)減少，而平均孔隙尺寸增大，此時(shí)小孔隙比大孔隙更容易縮小和消失。