基于雙圓柱模型的鈦絲燒結(jié)機(jī)制研究.pdf

1、燒結(jié)機(jī)制是制備鈦絲燒結(jié)多孔鈦的核心科學(xué)問題，目前相關(guān)的燒結(jié)機(jī)理是以粉末燒結(jié)過程為基礎(chǔ)建立的，不適用于鈦絲燒結(jié)過程，嚴(yán)重制約了鈦絲燒結(jié)多孔鈦產(chǎn)品的研發(fā)進(jìn)程，因此研究鈦絲燒結(jié)機(jī)理無疑具有重要的理論意義和應(yīng)用價(jià)值。論文采用理論分析與實(shí)驗(yàn)研究相結(jié)合的方法研究鈦絲之間的燒結(jié)機(jī)制。研究結(jié)果如下：
　　建立了鈦絲燒結(jié)下的雙圓柱模型，以雙圓柱模型為基礎(chǔ)進(jìn)行了燒結(jié)頸生長過程幾何機(jī)構(gòu)分析，得到了燒結(jié)頸部位的體積和側(cè)面積。對(duì)模型進(jìn)行熱力學(xué)分析確定了無相

2、變情況下鈦絲燒結(jié)頸部能夠達(dá)到的臨界值。
　　在雙圓柱模型基礎(chǔ)上推導(dǎo)出了鈦絲燒結(jié)過程五種可能的控制頸部生長的物質(zhì)遷移機(jī)制使用的表達(dá)式，包括：粘性流動(dòng)機(jī)制，蒸發(fā)-凝聚機(jī)制，體積擴(kuò)散機(jī)制，表面擴(kuò)散機(jī)制和晶界擴(kuò)散機(jī)制及相應(yīng)的頸長生長公式。利用頸部生長公式以及鈦絲的性能參數(shù)建立了鈦絲燒結(jié)的理論燒結(jié)圖，結(jié)果表明：隨著燒結(jié)溫度的升高燒結(jié)頸部生長的主導(dǎo)物質(zhì)遷移機(jī)制發(fā)生變化；在燒結(jié)頸形成初期（燒結(jié)頸的相對(duì)尺寸x頸/a小于0.1），隨著燒結(jié)溫度的升高

3、，燒結(jié)物質(zhì)遷移機(jī)制由晶界擴(kuò)散轉(zhuǎn)變?yōu)檎舭l(fā)-凝聚，最后轉(zhuǎn)變?yōu)楸砻鏀U(kuò)散機(jī)制。
　　隨著燒結(jié)頸部的長大，燒結(jié)的物質(zhì)遷移機(jī)制也會(huì)發(fā)生變化。燒結(jié)溫度在850℃時(shí)，當(dāng)燒結(jié)頸的相對(duì)尺寸x頸/a約為0.1時(shí)，燒結(jié)物質(zhì)遷移機(jī)制由表面擴(kuò)散逐漸轉(zhuǎn)變?yōu)檎舭l(fā)凝聚。當(dāng)燒結(jié)頸的相對(duì)尺寸x頸/a達(dá)到約0.5時(shí)，燒結(jié)物質(zhì)遷移機(jī)制又由蒸發(fā)凝聚機(jī)制轉(zhuǎn)變?yōu)榫Ы鐢U(kuò)散機(jī)制。燒結(jié)溫度在950℃左右時(shí)，當(dāng)燒結(jié)頸的相對(duì)尺寸x頸/a約為0.2時(shí)，燒結(jié)物質(zhì)遷移機(jī)制機(jī)制由表面擴(kuò)散逐漸轉(zhuǎn)變