Onderzoek naar het sinterproces en het mechanisme van diamanten segmenten

1. Overzicht van sintering

Sinteren is een van de meest basale processen in het productieproces van het poedermetallurgie en het is ook het laatste grote proces. Het speelt een beslissende rol in de prestaties van het eindproduct. Sinteren is de "gateway" van de productie van diamantblad.

 

Het sinterproces is een reeks complexe fysische en chemische processen zoals diffusie, smelten, flow, krimp en herkristallisatie tussen de verdichte metaalmatrixpoeders onder hete drukken, die een sterke binding tussen de matrixdeeltjes produceert, waardoor het product sterk is en een bepaalde hardheid en sterkte heeft.

 

Het sinterproces verwijst voornamelijk naar het sintersysteem en de curve wordt getrokken volgens de relatie tussen temperatuur en tijd. Daarom moet de sintertemperatuur eerst worden bepaald volgens de samenstelling en verhouding van de zaagmesmatrix, de grootte en specificaties van het zaagblad, enz., En vervolgens de verwarmingsmethode en de isolatietijd na het bereiken van de sintertemperatuur moeten worden bepaald.

 

1). Bepaling van sintertemperatuur

For a certain saw blade product, since its matrix composition has been determined, its sintering temperature is a fixed temperature range. This range is generally specified at the optimal temperature sintering point plus or minus 10°C, and the sintering temperature is generally about 2/3 of the melting point of the main component, that is, Tsintering>2/3tmelting. De werkelijke sintertemperatuur wordt bepaald door testblokken van proefsinnen. De eerste groep testblokken wordt bepaald volgens de bovengenoemde temperatuur. Na de proef die sinteren, worden de kleur, oppervlakteconditie, kristallisatie, enz. Van de testblokken waargenomen om te bepalen of ze te veel zijn verbrand of onderverbrand. Vervolgens wordt de sintertemperatuur van de tweede groep testblokken gegeven en worden de derde en vierde groepen testblokken op dezelfde manier getest totdat de juiste sintertemperatuur is verkregen.

 

2). Sintertijd

Sintertijd en sintertemperatuur zijn een paar gerelateerde parameters, omdat wanneer de sintertemperatuur op passende wijze wordt verhoogd, de isolatietijd van het sinterpunt relatief kan worden verkort, maar als de controle onjuist is, zal het product worden vervormd, de korrels zullen groeien, en zelfs segregatie zal optreden, die de productkwaliteit beïnvloeden. Wanneer de sintertemperatuur laag is, moet de isolatietijd van sinteren worden verlengd, anders wordt het product te weinig verbrand. Het sintertemperatuurverschil kan niet te groot zijn, in het algemeen rond 20oC.

 

2. Theoretische analyse van het sinterproces

Nadat het matrixpoeder is gesinterd, neemt de sterkte van het gesinterde lichaam toe. Ten eerste neemt de bindingssterkte tussen de poederdeeltjes toe. Tijdens het sinteren, door de hoge temperatuur, wordt de beweging van atomen in het poederlichaam intensief, waardoor meer atomen het contactoppervlak tussen de deeltjes kunnen binnenkomen om een ​​bindoppervlak te vormen. Bovendien, naarmate het bindoppervlak groeit, neemt de sterkte van het gesinterde lichaam ook toe. Het bindoppervlak breidt zich uit om een ​​sinterende nek te vormen, zodat de oorspronkelijke deeltjesinterface een korrelinterface vormt, en terwijl de sintering doorgaat, kan de korrelgrens naar het binnenste van het deeltje bewegen, wat resulteert in de groei van het korrel.

 

De toename van de sterkte van het gesinterde lichaam wordt ook weerspiegeld in de vermindering van het porievolume en de totale hoeveelheid poriën, evenals de verandering in de vorm van de poriën. Naarmate de sinterende nek groeit, krimpen de poriën die oorspronkelijk onderling verbonden waren tussen de deeltjes geleidelijk in gesloten poriën en worden vervolgens afgerond. De grootte en het aantal poriën veranderen ook, dat wil zeggen dat het aantal poriën afneemt, terwijl de gemiddelde poriegrootte toeneemt.

 

De vorming van het deeltjesbindingsoppervlak leidt meestal niet tot de krimp van het gesinterde lichaam. Daarom markeert de verdichting niet het begin van het sinterproces, en alleen de toename van de sterkte van het gesinterde lichaam is een duidelijk teken van sinteren. Met de groei van de sinterende nek, de vermindering van het totale porievolume en de verkorting van de afstand tussen deeltjes, begint het verdichtproces van het gesinterde lichaam echt. Zoals hierboven vermeld, kan, naast de groei van de sinterende nek tijdens het sinterproces, het compact worden verdicht en gekrompen; Het oppervlak zal afnemen; De sterkte kan worden verhoogd en de geleidbaarheid zal toenemen. Deze parameters bieden de mogelijkheid om het sinterproces te beschrijven. In de meeste gevallen gaat het sinterproces gepaard met een afname van de grootte van het gesinterde lichaam. De verdichtingsparameter φ kan worden uitgedrukt als:

• Φ=(ρs–ρg)/(ρt-ρg)
• waar ρs -- gesinterde lichaamsdichtheid;
• ρt -- theoretische dichtheid;
• ρG -- verdichte dichtheid.

 

De onderstaande afbeelding toont de veranderingen in sommige parameters wanneer isotherm sinteren wordt uitgevoerd bij twee temperaturen (T2 ›T1), wat de belangrijkste effecten van tijd en temperatuur op het sinterproces weerspiegelt.

 

 

 

Het isotherme sinterproces van poeder kan grofweg worden verdeeld in drie fasen met onduidelijke grenzen (schematisch diagram als volgt).

 

 

 

 

• (1) Initiële fase - de beginfase van sinteren of de bindingstadium. De oorspronkelijke contactpunten of contactoppervlakken tussen deeltjes worden omgezet in korrelbinding, dat wil zeggen dat de sinterende nek wordt gevormd door atomaire migratieprocessen zoals nucleatie en groei. Deze fase omvat voornamelijk metaalherstel, vervluchtiging van geadsorbeerd gas en water en ontleding en verwijdering van het vormmiddel in de compact.
• (2) Gemiddeld stadium - sinterende nekgroeifase. De grootschalige migratie van atomen naar het deeltjesbindingsoppervlak zorgt ervoor dat de sinterende nek uitzet, de afstand tussen deeltjes afneemt en een continu ongeldig netwerk wordt gevormd. Tegelijkertijd beweegt de korrelgrens door graangroei over de poriën en verdwijnen de poriën in grote aantallen waar de korrelgrens veegt. Verhoogde dichtheid en sterkte zijn de belangrijkste kenmerken van deze fase.
• (3) Laatste fase - gesloten porie -sferoïdisatie en krimpfase. De meeste poriën zijn volledig gescheiden, het aantal gesloten poriën neemt sterk toe en de porievorm is meestal bolvormig en blijft krimpen. Tijdens deze fase kan het hele gesinterde lichaam nog steeds langzaam krimpen, maar dit wordt bereikt door het verdwijnen van kleine poriën en de vermindering van het aantal poriën. Er zijn echter nog steeds een klein aantal residuele geïsoleerde kleine poriën die niet kunnen worden geëlimineerd.