Ricerca sul processo di sinterizzazione e il meccanismo dei segmenti di diamanti

1. Panoramica della sinterizzazione

La sinterizzazione è uno dei processi più elementari nel processo di produzione della metallurgia delle polveri ed è anche l'ultimo processo importante. Ha un ruolo decisivo nelle prestazioni del prodotto finale. La sinterizzazione è la "gateway" della produzione di lama di diamanti.

 

Il processo di sinterizzazione è una serie di complessi processi fisici e chimici come la diffusione, la fusione, il flusso, il restringimento e la ricristallizzazione tra le polveri di matrice di metallo compattate sotto la pressione a caldo, che produce un forte legame tra le particelle di matrice, rendendo forte il prodotto e avere una certa durezza e forza.

 

Il processo di sinterizzazione si riferisce principalmente al sistema di sinterizzazione e la curva è disegnata in base alla relazione tra temperatura e tempo. Pertanto, la temperatura di sinterizzazione deve essere determinata prima in base alla composizione e al rapporto tra la matrice della lama di sega, le dimensioni e le specifiche della lama della sega, ecc., E quindi il metodo di riscaldamento e il tempo di isolamento dopo aver raggiunto la temperatura di sinterizzazione.

 

1). Determinazione della temperatura di sinterizzazione

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. La temperatura di sinterizzazione effettiva è determinata dai blocchi di test di sinterizzazione di prova. Il primo gruppo di blocchi di test è determinato in base alla temperatura sopra. Dopo la sinterizzazione di prova, si osservano il colore, le condizioni di superficie, la cristallizzazione, ecc. Dei blocchi di prova per determinare se sono in eccesso o sotto-brucia. Quindi viene data la temperatura di sinterizzazione del secondo gruppo di blocchi di test e il terzo e il quarto gruppo di blocchi di test vengono testati allo stesso modo fino a ottenere la temperatura di sinterizzazione appropriata.

 

2). Tempo di sinterizzazione

Il tempo di sinterizzazione e la temperatura di sinterizzazione sono una coppia di parametri correlati, poiché quando la temperatura di sinterizzazione è adeguatamente aumentata, il tempo di isolamento del punto di sinterizzazione può essere relativamente ridotto, ma se il controllo è improprio, il prodotto verrà deformato, i grani crescerà e persino la segregazione si verificherà, influenzando la qualità del prodotto. Quando la temperatura di sinterizzazione è bassa, il tempo di isolamento della sinterizzazione deve essere esteso, altrimenti il ​​prodotto verrà sottolineato. La differenza di temperatura di sinterizzazione non può essere troppo grande, generalmente circa 20 ° C.

 

2. Analisi teorica del processo di sinterizzazione

Dopo che la polvere di matrice è stata sinterizzata, la forza del corpo sinterizzato aumenta. Innanzitutto, aumenta la forza di legame tra le particelle di polvere. Durante la sinterizzazione, a causa dell'alta temperatura, il movimento degli atomi nel corpo della polvere si intensifica, consentendo a più atomi di entrare nella superficie di contatto tra le particelle per formare una superficie di legame. Inoltre, man mano che la superficie di legame si espande, aumenta anche la forza del corpo sinterizzato. La superficie di legame si espande per formare un collo di sinterizzazione, in modo che l'interfaccia di particelle originale formi un'interfaccia a grana e, mentre la sinterizzazione continua, il confine del grano può spostarsi all'interno della particella, risultando nella crescita del grano.

 

L'aumento della forza del corpo sinterizzato si riflette anche nella riduzione del volume dei pori e nella quantità totale di pori, nonché nel cambiamento nella forma dei pori. Man mano che il collo di sinterizzazione cresce, i pori che venivano originariamente interconnessi tra le particelle si riducono gradualmente in pori chiusi e poi si arrotondano. Anche le dimensioni e il numero di pori stanno cambiando, cioè il numero di pori diminuisce, mentre la dimensione media dei pori aumenta.

 

La formazione della superficie di legame delle particelle di solito non porta al restringimento del corpo sinterizzato. Pertanto, la densificazione non contrassegna l'inizio del processo di sinterizzazione e solo l'aumento della forza del corpo sinterizzato è un evidente segno di sinterizzazione. Con la crescita del collo di sinterizzazione, la riduzione del volume totale dei pori e l'accorciamento della distanza tra le particelle, inizia davvero il processo di densificazione del corpo sinterizzato. Come accennato in precedenza, oltre alla crescita del collo di sinterizzazione durante il processo di sinterizzazione, il compatto può essere densificato e ridotto; La superficie diminuirà; La forza può essere aumentata e la conduttività aumenterà. Questi parametri forniscono la possibilità di descrivere il processo di sinterizzazione. Nella maggior parte dei casi, il processo di sinterizzazione è accompagnato da una diminuzione delle dimensioni del corpo sinterizzato. Il suo parametro di densificazione φ può essere espresso come:

• Φ=(ρs–ρg)/(ρt-ρg)
• dove ρs -- densità del corpo sinterizzata;
• ρt -- densità teorica;
• ρg -- densità compatta.

 

La figura seguente mostra le variazioni di alcuni parametri quando la sinterizzazione isotermica viene effettuata a due temperature (T2 ›T1), riflettendo gli effetti principali del tempo e della temperatura sul processo di sinterizzazione.

 

 

 

Il processo di sinterizzazione isotermica della polvere può essere approssimativamente diviso in tre fasi con confini poco chiari (diagramma schematico come segue).

 

 

 

 

• (1) Fase iniziale - Lo stadio iniziale della sinterizzazione o la fase di legame. I punti di contatto originali o le superfici di contatto tra le particelle vengono trasformati in legame del grano, ovvero il collo di sinterizzazione si forma attraverso processi di migrazione atomica come la nucleazione e la crescita. Questa fase comporta principalmente il recupero dei metalli, la volatilizzazione del gas e l'acqua adsorbiti e la decomposizione e la rimozione dell'agente di formazione nel compatto.
• (2) Stadio intermedio - Sintering Neck Growth Stage. La migrazione su larga scala degli atomi sulla superficie di legame delle particelle provoca l'espansione del collo di sinterizzazione, la distanza tra le particelle e la formazione di una rete vuota continua. Allo stesso tempo, a causa della crescita del grano, il confine del grano si muove attraverso i pori e i pori scompaiono in gran numero in cui il confine del grano spazza. L'aumento della densità e della forza sono le caratteristiche principali di questa fase.
• (3) Fase finale - sferoidizzazione dei pori chiusi e stadio di restringimento. La maggior parte dei pori è completamente separata, il numero di pori chiusi aumenta notevolmente e la forma dei pori tende ad essere sferica e continua a ridursi. Durante questa fase, l'intero corpo sinterizzato può ancora ridursi lentamente, ma questo è ottenuto dalla scomparsa di piccoli pori e dalla riduzione del numero di pori. Tuttavia, ci sono ancora un piccolo numero di pori piccoli isolati residui che non possono essere eliminati.