金属粉末材料热压烧结工艺

《金属粉末材料热压烧结工艺》实验指导书

一、试验目的

真空热压烧结炉是在真空和保护性气氛中，对金属、陶瓷及一些难熔金属间化合物粉末加热烧结，获得高密度和具有良好机械性能材料的制备装置。在材料制备过程中，一般采用两种工艺；即有压烧结和无压烧结。该试验装置具有有压烧结的功能，粉状材料置于真空和保护性气氛中的高碳模具中，高温加热到软化状态时，在外力作用下加压成型。在这种工艺条件下，需要这种烧结炉具有温度高、真空度高、热压力高的特点。以适合制备各种高密度难熔金属、陶瓷材料的工艺需要。

该试验的主要目的是探索金属复合材料、无机非金属陶瓷材料、硬质合金等材料的烧结工艺。以及温度、热压力、真空度等对金属陶瓷机械性能的影响。 二、试验用仪器设备

热压烧结炉由真空炉主机、真空系统、压力装置、光学测温、回充气体系统、气动系统、水冷系统等组成。如简图所示

结构简图

1-液压站 2-上压头及炉盖 3-高低真空转换阀 4-真空规 5-低真空挡板阀 6-机械真空泵 7-高真空挡板阀 8-扩散泵 9-压力传感器 10、热压油缸

三、试验方法及步骤 （1）模具装料操作方法 大于0.2毫米。

1、准备一套高强度石墨模具，模腔内表面应光滑，内套得分型面间隙不大

2、模腔内表面要图隔离涂料，涂料要均匀，以防止金属粉末对模具的侵蚀。 3、将50克金属粉末置入石墨模具中，如下图所示。

（2）电炉操作方法和步骤

1、炉盖闭合前首先用万用表检查发热体与炉体的绝缘程度，其通水后的电阻不得大于1千欧姆。

2、热压和模具的高度应低于上下压头初始位置的有效高度，以免盖不严炉盖。

3、炉盖闭合后打开各冷却部位的阀门，开启水泵水压要保持在1.5—3Kg压力，观察水箱各部位的水流情况，保证各冷却部位水流畅通。其中上下压头、炉体、炉盖部位的水压要高于其它部位0.5倍。

4、开启旋片式真空泵，当真空标指针到-0.1Pa时，将炉盖的加紧螺栓旋紧。

5、开启扩散泵加热器30分钟后，打开扩散泵阀门、低真空阀门。 6、闭合加热电源按钮，调节调压旋钮使电压在100V，电流值在50A，保

温20分钟。

7、液压站输出压力的调节要根据模具的抗压强度（68.6Mpa）和制备材料所需的外力确定，确定好后再使油缸上升。

8、发热区的工作温度可通过观测口用光学高温计监测温度，温度的调节可通过电压、电流的调节来完成。

9、当温度达到设置值时，可闭合液压站的自动按钮，实现自动加压和自动保压的过程。

10、工作结束时，首先将温度调节旋钮调至零，断开加热电源，后将液压站的手动/自动按钮按下为手动状态。

11、关闭扩散泵阀门、低真空阀门后，待温度下降至室温后再关断机械真空泵。关真空泵前，应将所有真空阀门关闭保压，同时关断水泵。

12、当炉温冷却到60度以下，取出石墨模具。取模时注意不要让模具碰坏发热体。

四、试验报告

1、温度在1200℃，热压力30Mpa时，测定试样密度值，硬度值各是多少。 2、试述温度对材料密度和硬度的影响。

3、试述金属粉末材料热压烧结工艺过程操作步骤和工艺特点。 4、试述真空度形成过程，以及温度和材料性质对真空度的影响。

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