金属和陶瓷烧结成型的三个阶段 本文关键字 陶瓷烧结,成型,金属
对金属和陶瓷粉末的烧结，成型过程可分为三个阶段，物ng一Ak song用高速相机拍摄了SLS烧结的全过程。个阶段，粉末颗粒表面微熔液相使颖粒之间具有相互的引力作用:第二个阶段，激光能量使粉末颗粒继续熔化，同时引起粉末飞溅;第三个阶段，完全熔化的粉末颗粒在表面张力作用下，开始形成球形颗粒。
1.手板成型中的球化与措施
当激光能量使粉末熔化后，熔化的粉末材料并不是与先前的烧结层很好地粘合在一起，而是迅速地凝固成直径与激光光斑相仿的球。在较低的能量密度作用下，粉末材料不能烧结熔化，仍然保持着松装的状态。当粉末熔化时，成球的直径随着扫描速度的降低和激光能量的增加而变大。图2一27说明了激光能量密度对粉末烧结冷凝成球的影响. 激光选择性烧结与激光表面处理不同，使粉末熔化更低的表面能量影响着成型的形状体积。在SLS中，熔化的金属或陶瓷被松散的粉末包围，所以不能形成能够熔化的液相成型理想凝固层的张力作用。为了解决激光烧结成型中粉末球形化的趋势，两相粉末液相烧结的方法(SuP叮solidus Liquid Phase Siniering)得到了发展。两相粉末采用的是两种熔点明显不同的粉末材料，低熔点的粉末材料在激光能量的作用下首先熔化，熔化的液相浸润高熔点的固体颖粒，从而形成烧结体。假设两相粉末液相烧结中的固相一液相棍合材料的粘度少。.，低熔点材料其单独熔化时的液体的粘度为夕。，固相的相对含量为价，则有以下关系:
其中价m是局部粘度的体积比，深圳手板模型在两相粉末材料液相烧结中约为住620
在两相粉末液相烧结中，粉末颗粒成型的原动力来自于低熔点材料熔化液相的粘度 p。，而烧结过程中材料凝聚成球的趋势是由混合材料熔化相粘度11‘控制的，所以通过调整高熔点材料相的体积含量，调整夕‘的大小，降低烧结粉末凝聚成球的驱动力。同时，在选用材料的时候，可对低熔点相材料进行选择，低熔点相粉末材料熔化的液相粘度低，也就是流动性较好的材料有利于烧结成型。
2.激光冲击波的影晌
脉冲激光不仅能使粉末材料熔化，而且瞬间的激光高能量能够使粉末材料迅速达到气化温度。这种气化具有非常大的冲击压力，可以导致如图2一28所示的冲击波，会产生反方向的作用力.当激光的能量非常大，而激光光斑直径又适当小时，这种反作用力会导致强烈的爆炸，使粉末飞溅而出，严重的情况会使烧结成型无法进行。激光冲击波导致粉末飞溅的作用对于细小颗粒的粉末尤为明显。 3.烧结气氛的形晌 在金属和金属复合材料激光烧结成型过程中，是否有气体的保护对烧结零件的性能以及微观结构都有着非常大的影响。由于SLS特殊的烧结工艺方法，金属在烧结熔化后会产生严重的氧化，严重地破坏了金属的组织结构，使烧结体内部汇集劣质的金属氧化物，破坏了成型零件的机械性能。图2一29是烧结金属在有无保护气氛下的组织结构比较。
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