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石墨在高温成型中的作用(石墨在烧结工业中的应用)

石墨在高温成型中的作用(石墨在烧结工业中的应用)  烧结有许多定义 但普遍认为的模式是通过传质减少颗粒间的孔隙。这种处理对陶瓷粉末是非常重要的 因为陶瓷的硬度意味着它们很难被压缩到高于60%的理论密度。而炭的情形就全然不同 炭材料并不是传统意义上的烧结 其致密化和收缩来自于多环芳烃分子向炭最终向石墨的固相结构的实质变化 炭材的真密度(1.4~2.2g/cm-3)相应地随之增加。当每个粒子都很强地彼此结合 以致于体收缩接近于粒子的收缩时 才能得到高体积密度炭。因此 炭制品密度与生坯密度有着非常密切的相关性。在此理想情况下 气孔率保持不变 但气孔尺寸减小。通过常规烧结方式 消除气孔的唯一可能就是中间相粒子呈现出足够的流动性 使得粘性烧结发生在固化成炭以前 如同Hutinger等人已经论述过的那样 其气孔率将低于生制品 一旦这种机理不存在 炭体的气孔率就不会低于生坯状态。炭化过程中炭体的气孔率可能要增加 这要归因于为消除收缩过程或冷却过程不同

烧结是一种成型工艺,就是把粉末状的原料在高温下烧制成想要的形状。六工徐经理率领团队研发过很多烧结用石墨模具,在粉末冶金行业有广泛的应用。

石墨在高温成型中的作用(石墨在烧结工业中的应用)(1)

六工烧结石墨模具

  “烧结”炭是用中间相粉末以一种单一的陶瓷型的粉末固结化工艺而制得的高强材料。固结化工艺免去了制备多晶炭常用的沥青浸渍工艺 它只是前驱体粒子紧密结合并得到较高的密度(>1.9cm-3)。对受压粉末进行热处理体积收缩可达30~40% 而产生相当大的致密化作用。表面看来 这种工艺类似于陶瓷烧结 因而采用“烧结”炭这个术语。与陶瓷工艺相同的是 粉体特性和工艺细节是决定最终结构和性能的关键因素。本文对目前致密化工艺及其相关特性的理解进行综述。

石墨在高温成型中的作用(石墨在烧结工业中的应用)(2)

六工烧结石墨模具

  烧结有许多定义 但普遍认为的模式是通过传质减少颗粒间的孔隙。这种处理对陶瓷粉末是非常重要的 因为陶瓷的硬度意味着它们很难被压缩到高于60%的理论密度。而炭的情形就全然不同 炭材料并不是传统意义上的烧结 其致密化和收缩来自于多环芳烃分子向炭最终向石墨的固相结构的实质变化 炭材的真密度(1.4~2.2g/cm-3)相应地随之增加。当每个粒子都很强地彼此结合 以致于体收缩接近于粒子的收缩时 才能得到高体积密度炭。因此 炭制品密度与生坯密度有着非常密切的相关性。在此理想情况下 气孔率保持不变 但气孔尺寸减小。通过常规烧结方式 消除气孔的唯一可能就是中间相粒子呈现出足够的流动性 使得粘性烧结发生在固化成炭以前 如同Hutinger等人已经论述过的那样 其气孔率将低于生制品 一旦这种机理不存在 炭体的气孔率就不会低于生坯状态。炭化过程中炭体的气孔率可能要增加 这要归因于为消除收缩过程或冷却过程不同的热收缩(莫氏裂纹)而积累的应力的裂缝的扩展。这可能是材料中气孔的一个重要来源。另一种形成气孔的机理是鼓胀 前驱体具有足以产生闭孔的流动性 当充入热解气时闭孔会胀大。

石墨在高温成型中的作用(石墨在烧结工业中的应用)(3)

六工烧结石墨模具

  中间相或沥青粉末的压缩结果表明 它们在压力下经受了塑性变形 使之固结后 密度达到真密度的90%以上。剩下的气孔将用于排放热解气体产物。在此密度下 并不需真正的烧结 但需要有足够的分子流动性 以便粒子间的牢固结合。如此强固结合的材料表现出穿晶断裂 而不是粉末经低压压缩后表现出的晶间断裂。对较高气孔率的低压压制品 需要通过中间相在低温下的粘性烧结 以消除气孔 并在随后主要是固态致密化处理中获得保持有较高相对密度的材料。因此 用此法生产炭制品 陶瓷意义上的烧结就不是非常重要了 因为施加了高的压力 烧结术语用在这些材料上是一个误称。

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