真空燒結真空燒結的優(yōu)越性

1、在真空燒結條件下，易于控制合金的含碳量。在燒結溫度下，爐內(nèi)壓力只有幾十帕（Pa），甚至更低，O₂、N₂、H₂和H₂O分子極少，許多反應均可忽略，介質(zhì)的影響很小。只要嚴格控制脫蠟過程，合金的碳含量在真空燒結過程的變化極小，性能及組織相當穩(wěn)定。

2、在真空燒結條件下，可提高硬質(zhì)合金的純度。真空燒結有利于金屬氧化物還原；整個燒結周期不用開爐門，無空氣進入，幾乎不會發(fā)生N₂、O₂參加的反應。

3、在真空燒結條件下，硬質(zhì)相表面吸附的雜質(zhì)少，改善鉆對硬質(zhì)相的潤濕性，提高合金，特別是含TiC合金的強度。

4、在真空燒結條件下，工藝操作簡便。由于真空燒結時可以不用填料，這不僅簡化了操作，還可避免填料對燒結體表面的不利作用。

5、脫蠟—燒結一體化，可以減少產(chǎn)品氧化，降低控碳的難度；減少沒備占地面積，降低勞動強度。

6、多氣氛脫蠟—燒結一體化，可以分溫度段分別控制溫度、氣氛和爐內(nèi)壓力，可實現(xiàn)任何溫度下的等溫燒結（保溫），完成多種功能，如，梯度合金燒結。

在高溫和一定的真空度下，使具有一定形狀的陶瓷坯體經(jīng)物理化學過程變?yōu)橹旅?、堅硬、體積穩(wěn)定、具有一定性能的燒結體。物理化學過程包括粘滯流動、擴散、蒸發(fā)、凝聚、新相形成、溶解和沉淀、固溶體產(chǎn)生等。在過程進行中，粉末總表面能下降，宏觀上表現(xiàn)出坯體收縮，強度增加；微觀上表現(xiàn)為氣孔數(shù)量減少，氣孔形狀、大小改變，晶粒尺寸及形貌變化，晶粒長大，晶界減少，結構致密化。瓷坯中含有一定量的氣孔，其中水蒸氣、氫氣、氧氣能借助溶解和擴散過程從封閉氣孔中逸出，一氧化碳、二氧化碳和氮氣等由于溶解度較低，不易從封閉氣孔中逸出。樣品置于真空條件下，施加一定的驅(qū)動力，使氣體從封閉氣孔中逸出，能提高瓷件的致密度。

爐內(nèi)壓力為負壓的條件下進行的燒結稱為真空燒結。有間歇式真空燒結，也有連續(xù)式真空燒結。連續(xù)式真空燒結因為爐子比較復雜，真空度不好保障，沒有辦法通人氣體，燒結工藝曲線不好調(diào)整等，應用的很少。間歇式真空燒結有專門的真空燒結爐，配置配套的脫蠟爐；也有脫蠟—燒結一體爐。目前主流真空燒結是脫蠟（成型劑）和真空燒結在同一爐內(nèi)一次完成的一體爐。

在硬質(zhì)合金制造工藝中，都要在混合料粉末中摻人成型劑，如石蠟、橡膠、PEG等，特別是擠壓成型和注射成型，成型劑的含量比較高。脫膠爐（也稱脫脂爐或脫蠟爐）就是專門用于脫除成型劑的電爐，獨立的脫膠爐已逐步減少，但一些制品在最終燒結前需要半加工，大制品或成型含量高的擠壓或注射成型制品脫脂時間長，或為了提高壓力燒結爐的利用率，專門的脫蠟預燒爐仍然有用武之地。

生產(chǎn)硬質(zhì)合金的脫蠟爐為間歇式。按結構分為立式和臥式爐型；按脫除方式分為H₂脫脂、低壓載氣脫脂或真空脫脂。氫氣脫膠預燒爐因其脫蠟效率高、適合各種成型劑，而使用較普遍。

臥式爐型采用內(nèi)圓外方的結構，是采用耐熱不銹鋼做圓形內(nèi)膽，方形外爐殼里襯氧化鋁纖維保溫層，鎳鉻電阻絲懸掛于內(nèi)膽外側和底部，通常水平方向分三個區(qū)，對于大型爐膛或要求溫度均勻性極高時也采用9個溫區(qū)（兩側和底部水平方向各三個溫區(qū)）。爐膽前端單開門，熱電偶從后端插入爐膽，排蠟管從后端中下部引出。采用H₂脫膠時，H₂帶膠蒸汽經(jīng)排蠟管至收蠟罐，大部分膠液留在罐里，其余同H₂直接點火燃燒。采用真空或低壓載氣脫蠟時，需采用高效收蠟罐收集大于97%的石蠟，以防止成型劑損壞真空泵，也有采用水環(huán)式真空泵（可以抽出各種成型劑，但真空度低于4000Pa）。為了加快冷卻速度，配有外冷風機，將室內(nèi)空氣鼓人爐膽，熱氣從頂部排氣管排出室外。

溫度均勻性和氣氛均勻性是否良好，是衡量脫蠟爐功能的主要指標。見圖1：

真空燒結目前多為間歇式的燒結。燒結零件隨爐升溫、燒結和冷卻。燒結過程中產(chǎn)品的位置不發(fā)生變化，因此燒結的各個階段只能通過調(diào)節(jié)升溫速度、溫度和時間來進行。因此必須要按照燒結要求進行設定，一般可采用圖2所示的升溫曲線：

1、脫脂階段

第一階段是脫潤滑劑或成形劑階段也可稱為預燒階段。在這一階段應緩慢升溫，不管是潤滑劑還是成形劑時間的分解溫度多為300℃左右，所以在300℃左右升溫應盡量緩慢，并有足夠長的時間以使?jié)櫥瑒┟摮蓛?。第一階段在某一溫度要保溫一段時間，其目的：一是使?jié)櫥瑒┏浞峙懦?，二是進行自身的氧化還原反應。如燒結零件中含有碳，在700℃以上將會發(fā)生碳氧反應。第一階段所需要的時間視零件潤滑劑加入量的高低和零件的大小而定。通過第一階段的預燒應使?jié)櫥瑒┗虺尚蝿┓纸鈿怏w以及氧氣充分排除。這些氣體是否充分排除可以通過真空度來觀察，若真空度穩(wěn)定在某一值下，則說明已經(jīng)排除。

2、燒結階段

燒結階段設定的溫度即是燒結所需要的溫度。由于真空燒結具有活化燒結的作用，其燒結溫度比氣氛燒結要低50～100℃。如果是進行液相燒結，燒結溫度應指定在比液相金屬熔點稍高的溫度。在這一階段將發(fā)生粉末顆粒之間的燒結以及合金元素之間的合金化。同時這一階段不應采用過高的真空度，因為真空度越高，液體金屬損失越大。為了減少金屬的揮發(fā)損失，燒結中往往充入某些氣體，如氮氣、氬氣和氫氣等。

3、冷卻階段

真空燒結的冷卻有直接斷電冷卻或階段式降低電流的冷卻，這視冷卻要求而定。由于是隨爐冷卻，與氣氛燒結相比冷卻速度較慢。充人保護性氣體，則可以提高冷卻速度。 2100433B

真空燒結爐主要原理及用途

真空燒結爐是在抽真空后充氫氣保護狀態(tài)下，利用中頻感應加熱的原理，使處于線圈內(nèi)的鎢坩堝產(chǎn)生高溫，通過熱輻射傳導到工作上，適用于科研、軍工單位對難熔合金如鎢、鉬及其合金的粉末成型燒結。

真空燒結爐主要功能

在抽真空后充入氫氣保護氣體，控制爐內(nèi)壓力和氣氛的燒結狀態(tài)。可用光導纖維紅外輻射溫度計和鎧裝熱電偶連續(xù)測溫(0～2500℃)，并通過智能控溫儀（如圖1）與設定程序相比較后，選擇執(zhí)行狀態(tài)反饋給中頻電源，自動控制溫度的高低及保溫程序。

真空感應燒結爐(vacuum induction sintering furnace)是指供粉末冶金件燒結用的真空感應爐 。

真空氣氛絲杠升降爐Vacuumchamberfurnaceatmosphere真空氣氛箱式爐又名無氧退火爐、真空氣氛燒結爐等物體在通入一定氣體的爐膛內(nèi)進行燒結的方法。不同的材料選擇適宜的氣氛燒結，有助于燒結過程，提高制品致密化程度、獲得良好的性能的制品。真空氣氛爐常用的有真空、氫、氧、氮和惰性氣體（如氬）等各種氣氛。例如透明氧化鋁陶瓷可用氫氣氛燒結，透明鐵電陶瓷宜用氧氣氛燒結，氮化物陶瓷如氮化鋁等宜用氮氣氛燒結。有時為保護燒結調(diào)協(xié)也須在保護氣氛中操作。如鉬絲爐宜通氫，鎢絲爐宜在真空條件下工作。