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1.什么是烧结？
烧结是指原材料颗粒在加热时相互结合，从而缩小颗粒间间隙并使其整体尺寸缩小的现象。烧结广泛应用于陶瓷制造和粉末冶金，且生产过程稳定。一般的烧结工艺包括六个步骤：混合/粉碎、成型、脱脂、烧结、加工/抛光和检查（图1）。

图1：典型的烧结工艺

?混合和研磨：首先，将粉末材料根据需要混合并研磨至细小。制造合金时，需要混合多种物质以达到所需的成分。对于难以烧结的材料，可以在不影响材料性能的前提下添加杂质来改善烧结性能。这些添加剂被称为烧结助剂。

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为了使粉末更容易成型，可以添加蜡等有机物质（成型助剂）。如果粉末粒径较小，流动性可能会较差，从而导致成型体内部密度不均匀。因此，可以将粉末与成型助剂混合，喷涂并干燥，制成颗粒状。然后将粉末成型为所需的形状。通常，将粉末放入模具中，加压压制。另一种方法是将粉末与水等液体混合，然后放入模具中成型。在模具中成型的粉末称为粉末压坯或生坯。

如果在脱脂、烧结、加工/抛光以及检查/成型工序中，粉末中添加了有机物，则需要在烧结前进行脱脂处理以去除有机物。为了去除有机物，需要将样品缓慢加热至约400°颁。然后，在高温下加热烧结。在此过程中，氧化铝和氧化锆等氧化物陶瓷通常在空气中加热，而钢等金属和非氧化物陶瓷（例如氮化硅）则在真空或惰性气体中烧结，以防止氧化。烧结后的材料根据需要进行加工、检查，并作为机械零件或其他产物出厂。

2.烧结特性
烧结有哪些优缺点？让我们将其与锻造和铸造（用于成型其他金属的加工方法）进行比较。图2展示了典型陶瓷材料氧化铝础濒2翱3的烧结过程（颗粒粉末、压坯、烧结体）。氧化铝粉末使用模具成型，然后在电炉中烧结。可以看到，样品由于烧结而收缩，尺寸变小。烧结大型粉末压坯会导致更大的收缩，使产物更容易开裂和变形。烧结适用于小件产物的批量生产。

?烧结的优点
烧结在加热和烧结压坯时无需使用模具，因此即使是铸造无法生产的高熔点材料或易反应的材料，也能制造出特定形状的零件。此外，由于它不像锻造那样需要挤压模具使材料变形，因此即使材料不发生塑性变形，也能使用烧结。因此，烧结被广泛用于陶瓷和高熔点金属的成型。此外，即使是铸造时因密度差异而分离的陶瓷和金属复合材料，也可以通过将粉末混合在一起并烧结来制造。当粉末颗粒略微粘合时，停止烧结即可制造多孔材料。
烧结的缺点：
烧结需要将材料粉碎，这可能会增加制造成本（具体取决于材料）。另一个缺点是粉末在烧结时会收缩，导致尺寸精度低。此外，如果粉末颗粒之间的间隙较大，材料内部会残留孔隙，从而难以制造致密的零件。根据具体应用，孔隙会导致应力集中，从而降低机械强度和疲劳强度。

3.烧结的应用
烧结技术用于制造机械零件，因为即使是高熔点材料也易于成型。图3展示了通过烧结制成的金属和陶瓷产物。

小型钢齿轮等也采用烧结工艺制造。由于批量生产可以降低生产成本，因此该工艺广泛用于制造形状复杂的机械零件。对于钨、钼等高熔点金属的机械零件，烧结工艺也十分高效。

使用烧结技术的产物包括砂轮、切削工具、耐火材料、陶瓷刀和铁氧体磁铁。粉末高速钢刀片以其持久锋利而闻名。大多数陶瓷零件都是通过烧结制成的。陶瓷加热器和传感器中使用的机械结构部件和功能陶瓷都是通过烧结原料粉末生产的。硬质合金（由碳化钨 (WC) 与钴 (Co) 烧结而成）和金属陶瓷（一种陶瓷金属复合材料）也是通过烧结制成的。烧结还可以生产具有复杂形状的多孔材料，这就是它们被用于过滤器和空气扩散器的原因。烧结含油轴承是由浸有润滑剂的多孔金属制成的自润滑轴承。