烧结部件是指将粉末状金属或陶瓷粉用模具成型,并以低于熔点的温度烧固而成的部件。因为不必熔化金属,所以具有节能、材料损耗小、无需二次加工的优点。下面我们将为您介绍烧结加工的概要以及通过数码显微系统来观察、测量烧结部件的案例。

烧结部件在数码显微系统下的观察、测量

烧结加工的优缺点

烧结加工不必熔化材料,因此被用于制造各类部件。

烧结加工的优点
  • 可制成粉末的大多数材料均可使用
  • 二次加工必要性低
  • 材料损耗小
  • 可成型为复杂形状
  • 可自由调配材料
  • 含有气孔,可实现轻量化
  • 高熔点材料也可加工
烧结加工的缺点
  • 需加工成粉末,因此材料费高昂
  • 烧结时会发生收缩
  • 与铸造和冲压相比,强度等机械性质较差

烧结加工的原理

在固体粉末表面,原子、分子和离子没有结合,因此处于不稳定状态。加热固体粉末后,会形成接合部,该接合部被称为烧结颈。原子、分子和离子从粉末粒子表面移动扩散至烧结颈,使得烧结颈变大,表面积减少。随着烧结进入初期、中期、末期,烧结颈逐渐变大,密度增加,最终烧结品完成。

粉末成型体
初期
中期
末期
  1. A:烧结颈
  2. B:开气孔
  3. C:闭气孔

与外部空气连接的气孔称为开气孔,物体内部孤立的气孔称为闭气孔。

烧结加工的流程

  1. 决定原料粉调配,用混合机混合均匀。
  2. 将混合好的原料粉放入模具,用冲压机成型。
  3. 在烧结炉中加热成型品数小时。
    由于是以低于熔点的温度进行烧固,原料粉不会熔化。通过长时间加热,原料粉牢固地结合在一起,烧结品完成。

烧结炉充满气体,可防止烧结品发生氧化。
必要时需要对烧结品实施磨削和研磨以提升精度,或者进行热处理以提升硬度。

将原料制成粉末
混合原料粉
成型
烧结
成品
  1. A:混合机
  2. B:冲压机
  3. C:烧结炉

通过数码显微系统来观察、测量烧结部件的案例

为您介绍使用基恩士的4K数码显微系统“VHX 系列”来观察、测量烧结部件的应用案例。

烧结品(铁氧体磁芯)的晶界观察
VH-Z100 700× 混合光照明 + 可调照明附件
晶界密度小(强度低)
VH-Z100 700× 混合光照明 + 可调照明附件
晶界密度大(强度高)
利用可调照明附件,可清晰查看晶界的尺寸和密度。
烧结陶瓷的裂纹观察
1000× 同轴落射照明 无HDR
1000× 同轴落射照明+HDR
通过使用HDR功能,可查看裂纹延伸尽头位置。
烧结品的表面观察
VH-Z20 100× 环状照明+可调照明附件
左:有附件 右:无附件
使用可调照明附件,可清楚地观察到气孔。
烧结陶瓷的自动面积测量
VHX-E500 1000× 同轴落射照明
过去通过SEM对结晶粒度进行目视计数,而如今可使用自动面积测量功能实现自动计数。
烧结陶瓷气孔的自动面积测量
ZS-200 1000× 同轴落射照明
测量前
ZS-200 1000× 同轴落射照明
自动面积测量图像
能够以相同设定执行自动面积测量,效率更高。
烧结金属淬火后的粒度分析
ZS-200 1500× 同轴落射照明
测量前
ZS-200 1500× 同轴落射照明
自动面积测量(结晶粒度分析)图像
过去是与限度样品进行比较,因此评估会存在偏差。
使用自动面积测量功能实施粒度分析,提升了分析的准确性,大幅减少了工时*。
搭载结晶粒度自动测量功能之前