,338 北京科技大学学报 第32卷 时为160℃，比石蜡的热重曲线下降了11℃C,这可能 1400 是由于硬脂酸更容易分散在黏结剂中，颗粒较小，在 1200 黏结剂的热重分析升温阶段，硬脂酸就大量挥发脱 1000 除，从而热失重曲线质量下降点提前到160℃，在 160~280℃和330~450℃时，热失重最明显.在 足800 160~280℃温度段，由于石蜡和硬脂酸分解，质量 450 减少了2.06%.在330~450℃时，EVA分解，质量 400 100 降低了1.16%.在DSC曲线上，在温度约为58℃ 200 160 时，出现了一个吸热峰，这是由于表面活性剂SA的 融化造成的，由上述结果分析可知，该黏结剂的脱 100 200 300400500600 时间min 脂工艺选定为：先以较快的速率升温到160℃，然后 图3脱脂工艺和烧结工艺参数 以1℃·mn的速率升温到300℃，保温0.5h然后 Fig 3 Parmeters for degreasing and sintering process 以1.5℃·mm的速率升温到450℃，保温0.5h再 的阶段，大部分脱脂缺陷的产生都与该阶段有关 以较快的升温速率升到烧结温度，工艺曲线如图3 该阶段采用缓慢的升温速率是因为石蜡开始熔融分 所示 解，但压坯的孔隙通道较少，如果升温过快，就会导 100.0 放热方向 致有机物热解过快，产生大量气体，从而引起脱脂坯 99.5 阶段一质量改变 025 TCA曲线 /-2.06% 鼓泡、开裂和变形.图4为此阶段加热速率分别为6 99.0 0.20 竖98.5 和8℃·min时产生的缺陷.第3阶段，即300~ 年98.0 0.15 450℃温度段，此阶段升温速率可以加快，因为在 97.5 、DSC曲线 -1.16%0.10 300℃后由于占黏结剂多数的W己基本热解完毕， 97.0 阶段二 96.5 一质量政变0.05 EVA开始分解，压坯中颗粒间的孔隙通道已经形 100 200 300400 500600 成，EVA的热解气体可以顺利逸出，此阶段的升温 温度心 速率可提高到1.5℃·mn1,然后在450℃保温 图2含4%黏结剂的混合粉末的TGA-DSC曲线 Fg 2 TGADSC curves of the m ixed powder with binder 0,5h经保温0.5h后，压坯坯中的黏结剂已基本脱 除，压坯完全依靠粉末颗粒间的啮合力和烧结颈来 脱脂程序共分三个阶段：第1阶段，在1h内将 维持坯体形状，在外力的作用下坯体极易变形、塌 脱脂温度从室温升到160℃，从图2的TGA曲线上 陷.完成脱脂后再以较快的速率加热到1300℃进 看，结合图1(c),可知在该温度范围内，黏结剂中含 行烧结 量较少的SA组元出现部分融化并排出坯外，在坯 图5是本实验使用流动温压工艺制备出形状规 体中形成连通的孔隙，为黏结剂的脱除做好准备，因 整、无表面缺陷的十字形烧结试样，用排水法测得 此可以采用比较快的升温速率。第2阶段，即以 烧结前、后试样的密度分别为5.47和6.80gam3 1℃·mim的升温速率从160℃加热到300℃，并在 烧结样轴向部分的微观组织如图6所示，从图6可 300℃保温0.5h这一阶段是脱脂过程中最为重要 以看出，基体上存在一定的孔洞，这主要是由于黏结 (b) 10 mm 10 mm 图4有缺陷的烧结坯，(a)收缩变形；(b)膨胀破裂 Fig 4 Sintered parts with defects (a)shrinkage (b)cmacking due lo expansion北 京 科 技 大 学 学 报 第 32卷 时为160℃‚比石蜡的热重曲线下降了11℃‚这可能 是由于硬脂酸更容易分散在黏结剂中‚颗粒较小‚在 黏结剂的热重分析升温阶段‚硬脂酸就大量挥发脱 除‚从而热失重曲线质量下降点提前到 160℃．在 160～280℃和 330～450℃时‚热失重最明显．在 160～280℃温度段‚由于石蜡和硬脂酸分解‚质量 减少了 2∙06％．在 330～450℃时‚ＥＶＡ分解‚质量 降低了 1∙16％．在 ＤＳＣ曲线上‚在温度约为 58℃ 时‚出现了一个吸热峰‚这是由于表面活性剂 ＳＡ的 融化造成的．由上述结果分析可知‚该黏结剂的脱 脂工艺选定为：先以较快的速率升温到 160℃‚然后 以 1℃·ｍｉｎ －1的速率升温到 300℃‚保温 0∙5ｈ‚然后 以 1∙5℃·ｍｉｎ －1的速率升温到 450℃‚保温0∙5ｈ‚再 以较快的升温速率升到烧结温度．工艺曲线如图 3 所示． 图 2 含 4％黏结剂的混合粉末的 ＴＧＡ--ＤＳＣ曲线 Ｆｉｇ．2 ＴＧＡ-ＤＳＣｃｕｒｖｅｓｏｆｔｈｅｍｉｘｅｄｐｏｗｄｅｒｗｉｔｈ4％ ｂｉｎｄｅｒ 图 4 有缺陷的烧结坯．（ａ） 收缩变形；（ｂ） 膨胀破裂 Ｆｉｇ．4 Ｓｉｎｔｅｒｅｄｐａｒｔｓｗｉｔｈｄｅｆｅｃｔｓ：（ａ） ｓｈｒｉｎｋａｇｅ；（ｂ） ｃｒａｃｋｉｎｇｄｕｅｔｏｅｘｐａｎｓｉｏｎ 脱脂程序共分三个阶段：第 1阶段‚在 1ｈ内将 脱脂温度从室温升到 160℃‚从图 2的 ＴＧＡ曲线上 看‚结合图 1（ｃ）‚可知在该温度范围内‚黏结剂中含 量较少的 ＳＡ组元出现部分融化并排出坯外‚在坯 体中形成连通的孔隙‚为黏结剂的脱除做好准备‚因 此可以采用比较快的升温速率．第 2阶段‚即以 1℃·ｍｉｎ －1的升温速率从 160℃加热到 300℃‚并在 300℃保温 0∙5ｈ．这一阶段是脱脂过程中最为重要 图 3 脱脂工艺和烧结工艺参数 Ｆｉｇ．3 Ｐａｒａｍｅｔｅｒｓｆｏｒｄｅｇｒｅａｓｉｎｇａｎｄｓｉｎｔｅｒｉｎｇｐｒｏｃｅｓｓ 的阶段‚大部分脱脂缺陷的产生都与该阶段有关． 该阶段采用缓慢的升温速率是因为石蜡开始熔融分 解‚但压坯的孔隙通道较少‚如果升温过快‚就会导 致有机物热解过快‚产生大量气体‚从而引起脱脂坯 鼓泡、开裂和变形．图 4为此阶段加热速率分别为 6 和 8℃·ｍｉｎ －1时产生的缺陷．第 3阶段‚即 300～ 450℃温度段‚此阶段升温速率可以加快‚因为在 300℃后由于占黏结剂多数的 ＰＷ已基本热解完毕‚ ＥＶＡ开始分解‚压坯中颗粒间的孔隙通道已经形 成‚ＥＶＡ的热解气体可以顺利逸出．此阶段的升温 速率可提高到 1∙5℃·ｍｉｎ －1‚然后在 450℃保温 0∙5ｈ．经保温 0∙5ｈ后‚压坯坯中的黏结剂已基本脱 除‚压坯完全依靠粉末颗粒间的啮合力和烧结颈来 维持坯体形状‚在外力的作用下坯体极易变形、塌 陷．完成脱脂后再以较快的速率加热到 1300℃进 行烧结． 图 5是本实验使用流动温压工艺制备出形状规 整、无表面缺陷的十字形烧结试样．用排水法测得 烧结前、后试样的密度分别为 5∙47和 6∙80ｇ·ｃｍ －3． 烧结样轴向部分的微观组织如图 6所示．从图 6可 以看出‚基体上存在一定的孔洞‚这主要是由于黏结 ·338·