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鎂鋁尖晶石粉體的合成
鎂鋁尖晶石的結(jié)構(gòu)可以看成是閃鋅礦和巖鹽結(jié)構(gòu)的結(jié)合，鎂鋁尖晶石是分子組成為 AB2O4 的等軸晶系化合物，簡稱 MAS。
原料活性是影響 MAS 材料燒結(jié)致密化的重要因素之一，MAS 的活性主要受粉體的純度、比表面積及化學(xué)均勻性等因素的影響。氧化物具備較大的晶格容量和較為穩(wěn)定的晶體結(jié)構(gòu)狀態(tài)，晶界的遷移也需要更高的活性，所以氧化物在較高的溫度下難以燒結(jié)致密。在很多的研究中，通常采用機械粉碎球磨的方法來減小原料的粒度，從而改善原料的活性，但在球磨的過程中需要消耗較多的能量，而且容易帶入雜質(zhì)。因此，在低溫下合成分散性好、純度高、粒度小、化學(xué)成分均勻、粒徑分布窄、比表面積大及燒結(jié)活性好的 MAS 粉末材料具有重要的意義。近年來，MAS 粉末的合成方法很多，主要有固相法、燃燒合成法、共沉淀法、溶膠-凝膠法和常規(guī)水熱法等。
燒結(jié)方法對鎂鋁尖晶石燒結(jié)致密化的影響
燒結(jié)是MAS材料生產(chǎn)過程中的重要環(huán)節(jié)，MAS生坯需要在低于其熔點溫度（2135℃）的溫度下進行燒結(jié)，使顆粒間隙自發(fā)地填充，以達到致密化的過程。
在高溫條件下，MAS生坯中的顆粒間通過傳質(zhì)、擴散作用形成晶粒和晶界，物質(zhì)在表面張力作用下的發(fā)生晶界遷移，最終通過改變物質(zhì)在晶界上的遷移方式或遷移途徑來促進燒結(jié)。
燒結(jié)過程通常被分為燒結(jié)前期、燒結(jié)中期和燒結(jié)后期三個階段。（1）在燒結(jié)前期，隨著溫度的升高，原子擴散速率加快，晶粒間的接觸面積變大，晶界遷移速率變快，經(jīng)過形核和晶粒長大等一系列的過程后形成燒結(jié)頸。從燒結(jié)體表面來看，燒結(jié)體的體積收縮不明顯，燒結(jié)體的體積密度增加也不明顯。但是晶粒間接觸面積的增大會使燒結(jié)體的強度增加。（2）在燒結(jié)中期，燒結(jié)體中的孔隙減小，孤立的開氣孔形成連通的氣孔網(wǎng)絡(luò)，最后由于氣孔通道變窄，開氣孔逐漸變成閉氣孔。燒結(jié)體的體積收縮明顯，燒結(jié)體的體積密度明顯增加，且燒結(jié)體的抗彎曲強度和抗壓強度也顯著增強，陶瓷材料的致密化主要在這一階段完成。（3）在燒結(jié)后期，晶界上殘余的物質(zhì)繼續(xù)運動，最后擴散到孔隙中，閉氣孔逐漸縮小，最后球化或消失。同時，晶界遷移速率變得越來越快，使燒結(jié)體的體積密度增加。
在MAS陶瓷的燒結(jié)過程中，由于外應(yīng)力和剩余應(yīng)力共同作用，擴散速率加快，使晶粒通過晶界遷移，晶粒間進行有序排列，進而改善MAS的燒結(jié)致密化。在MAS陶瓷材料的燒結(jié)致密化過程中，晶粒之間會形成燒結(jié)頸。根據(jù)分子動力學(xué)模型，在MAS生坯的燒結(jié)初期，在粒子間形成燒結(jié)頸的同時，會產(chǎn)生相應(yīng)的剪切應(yīng)力，使晶粒之間不停旋轉(zhuǎn)，使MAS陶瓷材料的致密化程度加深。而在MAS坯體的燒結(jié)后期，晶粒會發(fā)生旋轉(zhuǎn)，那些未發(fā)生結(jié)晶排列的晶粒會找到合適的位置進行重排，從而導(dǎo)致晶粒的異常長大。要提高MAS陶瓷材料的致密化程度，抑制晶粒的異常長大是關(guān)鍵。因此，找到一種可以抑制燒結(jié)后期的晶粒生長速度，加快致密化速率的燒結(jié)工藝至關(guān)重要。
熱壓燒結(jié)
熱壓燒結(jié)（HP）是在燒結(jié)的過程中，對模具內(nèi)的原料施加一定的壓力，使原料在極短的時間內(nèi)燒結(jié)成致密的坯體。在高溫和高壓的共同作用下，陶瓷材料的成型和燒結(jié)同時進行，促進原料擴散與致密化過程。在燒結(jié)的過程中使生坯具有一定的熱塑性，有助于晶粒之間擴散和傳質(zhì)的進行，可促進陶瓷燒結(jié)體的致密化。
放電等離子體燒結(jié)
放電等離子體燒結(jié)（SPS）是在燒結(jié)過程中，對原料施加脈沖電流進行加熱的
一種燒結(jié)工藝。在加熱過程中，將等離子活化，熱壓后融在一起，所以也可以叫做等離子體活化燒結(jié)。SPS 具有升溫（冷卻）速度較快、燒結(jié)溫度較低及燒結(jié)時間較短等優(yōu)點。
熱等靜壓燒結(jié)
熱等靜壓（HIP）是通過流體介質(zhì)在原料的表面同時施加高壓和高溫，成型和
燒結(jié)同時進行的工藝。HIP 結(jié)合了高溫?zé)Y(jié)和常溫等壓工藝，克服了常規(guī)熱壓中陶瓷材料壓力不均勻和缺乏橫向壓力等問題 。利用 HIP 可以獲得高致密度和微觀結(jié)構(gòu)均勻的 MAS 陶瓷產(chǎn)品。作為燒結(jié)工藝里常用的設(shè)備——燒結(jié)爐在生產(chǎn)制造的過程中發(fā)揮著重要的作用。
廈門至隆真空科技有限公司是一家集產(chǎn)品研發(fā)、設(shè)計、制造和營銷為一體的粉末冶金設(shè)備熱處理設(shè)備及方案提供商，是一家國家級高新技術(shù)企業(yè)。公司自2008年成立以來，立足于粉末冶金、熱處理、釬焊爐、2300℃、2600℃高溫爐等工業(yè)爐為主的熱技術(shù)應(yīng)用領(lǐng)域，并以粉末冶金材料成型加工為輔，一直秉持著“敢拼、敢想、不解決問題不罷休，學(xué)習(xí)、創(chuàng)新、匠心締造完美品質(zhì) ”的理念。
產(chǎn)品介紹
1.氣壓燒結(jié)爐1.6.10.20MPa
產(chǎn)品概述
用于數(shù)控刀片、金屬陶瓷、硬質(zhì)合金、銅基合金、鐵基合金、碳化鈦等粉末冶金產(chǎn)品的脫脂、加壓燒結(jié)，提高抗彎強度、硬度，提升密度，獲得極優(yōu)良的微觀金相組織。該設(shè)備將負壓脫脂、H2微正壓脫脂、氣氛燒結(jié)、真空燒結(jié)、加壓燒結(jié)及快速冷卻多個過程集于一爐次內(nèi)連續(xù)完成，有效地提高了生產(chǎn)效率、降低了能耗，具有性能穩(wěn)定、生產(chǎn)成本低等優(yōu)點。
技術(shù)特點
(1)設(shè)備尺寸齊全，從實驗爐到大批量規(guī)模生產(chǎn)應(yīng)用爐均可提供，設(shè)計壓力全面：1、6、10、20MPa；
(2)多區(qū)獨立控溫，爐門硬氈采用特殊的臺階式結(jié)構(gòu)，保證整爐的溫度均勻性；
(3)特殊的發(fā)熱體、馬弗排布結(jié)構(gòu)，維護簡單方便；
(4)保溫筒采用多層復(fù)合結(jié)構(gòu)，內(nèi)外可采用CFC材料，提高強度，延長使用壽命；
(5)集成負壓脫脂、H2微正壓脫脂、TOVAC、分壓燒結(jié)、加壓燒結(jié)、快速冷卻等功能；
(6)三級高效脫脂系統(tǒng)：收蠟率≥98%；
(7)可脫除各種成型劑：橡膠、石蠟、PEG、塑料、乙基纖維素等 ；
(8)整個工藝一鍵啟動、全自動操作、數(shù)據(jù)記錄備份，隨時調(diào)閱 ；
(9)程序具有斷電續(xù)熱功能，一旦斷電，可以不必重新啟動程序；
(10)遠程控制，實現(xiàn)零距離的故障診斷及修復(fù)工作；
(11)采用特殊結(jié)構(gòu)馬弗，密封效果好，脫脂完全，對爐內(nèi)元件無污染；
(12)配備內(nèi)水循環(huán)系統(tǒng)，保證設(shè)備內(nèi)部水路清潔，避免水路結(jié)垢堵塞；
(13)模塊化組裝 、快速安裝調(diào)試；
(14)加熱系統(tǒng)電弧實時監(jiān)控系統(tǒng)，防止對整個加熱系統(tǒng)及爐體造成嚴重損傷；
(15)不斷學(xué)習(xí)，及技術(shù)優(yōu)化，已經(jīng)取得數(shù)十項專利，實現(xiàn)國產(chǎn)設(shè)備高端國際華；
(16)出口資質(zhì)：歐美ASME認證、韓國KGS認證。
2.單室真空高壓氣淬爐
產(chǎn)品概述
該設(shè)備用于高速工具鋼、量具刃具鋼、模具鋼等合金鋼材料的真空淬火，具有對流加熱功能，可實現(xiàn)分級淬火、等溫淬火等工藝，也可做回火、退火、滲碳、滲氮等熱處理工藝。最高冷卻氣體壓力為6bar或10bar。
可實現(xiàn)低溫段快速和均勻加熱，合理的加熱室結(jié)構(gòu)，使加熱更均勻，熱損耗小，更節(jié)能。
配有高效紫銅換熱器，高速高壓風(fēng)機，實現(xiàn)對工件快速冷卻。
技術(shù)特點
（1）采用鎢鉬全金屬爐膽，適用對碳氣氛敏感的材料的燒結(jié)工藝；
（2）采用特殊的爐膽結(jié)構(gòu)和加熱布置，多區(qū)控制，超高爐溫均勻性；
（3）加熱材料：鎢、鉬、石墨；
（4）具備柔性抽真空、真空燒結(jié)、微正壓燒結(jié)、分壓燒結(jié)功能；
（5）采用觸摸屏操作，PLC集中控制，操作簡單，可靠性高。
3.高溫高真空釬焊爐
產(chǎn)品概述
用于不銹鋼、高溫合金、耐熱合金等真空釬焊，還適用于含鈦、鋯、鈮、鉬等同種難熔合金或異種金屬的真空釬焊。廣泛應(yīng)用于真空開關(guān)管（滅弧室）的封排、以及鈦合金、雷達屏蔽網(wǎng)、EGR冷卻器、金剛石刀具、鐵鉻鋁載體等釬焊。
技術(shù)特點
（1）：在焊接過程中，零件處于真空氣氛或保護氣氛下，具有無氧化、變形小、無氣孔、無焊劑夾渣物、表面光亮、無污染工藝等優(yōu)點，可實現(xiàn)多道釬縫、多個組件同時焊接。（2）：控制系統(tǒng)由PLC控制動作，智能溫控儀控制溫度，控制準確，自動化程度高一鍵啟動，操作簡單可靠。
4.石墨化爐
產(chǎn)品概述
真空石墨化爐主要用于炭/炭復(fù)合材料、碳纖維保溫材料、石墨制品等的高溫石墨化、高溫提純處理。
技術(shù)特點
（1）本設(shè)備可根據(jù)客戶需求設(shè)計尺寸，能滿足超大型工件高溫處理需求；
（2）本設(shè)備專屬超高溫、大電流引電技術(shù)，能在2630℃條件下長時間穩(wěn)定使用：
（3）采用多溫區(qū)獨立控溫，溫度均勻性好；
（4）采用特殊的高溫紅外測量技術(shù)，控溫準確，誤差??；
（5）可選配強制冷卻系統(tǒng)，單爐生產(chǎn)周期短，效率高。
參考資料：
李潤萍《鎂鋁尖晶石微波水熱合成及燒結(jié)性能的研究》
莊新娟等《不同燒結(jié)氣氛對尖晶石型 Li Mn2O4電化學(xué)性能的影響》
張文靜等《雙室高溫真空熱壓燒結(jié)爐的研制》
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