常壓燒結技術在材料科學與工程專業(yè)實驗教學中的研究和應用

江濤 陳燕 黃鵬 楊鴿 盧永潔 丁一明

摘要：常壓燒結工藝是在燒結過程中對材料不進行加壓而使其在高溫燒結爐中進行燒結制備致密的燒結塊材，常壓燒結工藝是目前應用最普遍的一種燒結方法。常壓燒結工藝可選擇的材料種類比較廣泛，適用面比較廣泛，所以常壓燒結工藝廣泛應用在材料科學與工程領域。本文主要講述常壓燒結工藝的原理和工程應用，并講述常壓燒結工藝在材料科學與工程專業(yè)實驗教學中的研究和應用，并對常壓燒結工藝的未來發(fā)展趨勢和發(fā)展方向進行分析和預測。本文作者認為應該在材料科學與工程專業(yè)教學實驗中增加采用常壓燒結工藝制備復合材料的實驗課程。

關鍵詞：常壓燒結技術 材料科學與工程專業(yè) 實驗教學 研究 應用

一、前言

在材料科學與工程專業(yè)的本科教學工作中，學生在高年級就開始學習材料科學與工程專業(yè)的基礎課程和專業(yè)課程。其中在材料科學與工程專業(yè)課程教學中，在講述材料的制備工藝方法中講述過常壓燒結工藝制備和合成復合材料。常壓燒結工藝是制備金屬陶瓷復合材料以及其他類型復合材料的主要方法。常壓燒結工藝首先將原料粉末通過壓力成型工藝制備出具有一定形狀的試樣坯體，并放入到高溫燒結爐中進行高溫燒結得到致密的燒結試樣，所以通過常壓燒結工藝得到較高致密度的燒結制品。所以常壓燒結工藝制造的燒結制品的致密度較高，力學性能較高。常壓燒結工藝可以制備復合材料和梯度功能材料等。常壓燒結工藝燒結速度慢，燒結時間較長，但是燒結溫度較高，可以制備比較致密的燒結塊材。采用常壓燒結工藝可以制備復合材料等。常壓燒結工藝制備復合材料由于具有可以達到凈近尺寸成形的優(yōu)勢，常壓燒結工藝可以根據(jù)工程需要制造形狀復雜的燒結制品和零部件，所以常壓燒結工藝能夠廣泛應用于工程領域中。在材料科學與工程專業(yè)的本科課程教學中，在材料加工工程和材料制備方法中都講述過常壓燒結技術。此外還可以將常壓燒結技術制備復合材料作為一項實驗教學內(nèi)容安排學生進行實驗，使學生認識和了解常壓燒結技術制備復合材料的工藝過程。所以常壓燒結工藝制備復合材料在材料科學與工程專業(yè)教學實踐中得到廣泛的應用。本文主要講述常壓燒結工藝的原理和工程應用，并講述常壓燒結工藝在材料科學與工程專業(yè)實驗教學中的研究和應用，并對常壓燒結工藝的未來發(fā)展趨勢和發(fā)展方向進行分析和預測。

二、常壓燒結技術的原理和工程應用

常壓燒結工藝首先是將原料粉末通過壓力成型工藝制備出具有一定形狀的試樣坯體，并放入到高溫燒結爐中進行高溫燒結得到致密的燒結試樣。常壓燒結工藝是在燒結過程中對材料不進行加壓而使其在高溫燒結爐中以一定的氣氛壓力下燒結制備致密的燒結制品，常壓燒結工藝是目前應用最普遍的一種燒結方法。常壓燒結工藝包括了在空氣條件下的常壓燒結工藝和某種特殊氣體氣氛條件下的常壓燒結工藝。普通陶瓷材料一般是在氧化氣氛下燒結，大氣條件下的常壓燒結在陶瓷生產(chǎn)中經(jīng)常采用。對于在空氣中難于燒結的陶瓷制品如透光體或非氧化物常用氣氛燒結法。這種方法是在爐內(nèi)通入氣體形成所要求的氣氛，使制品在特定的氣氛下燒結。用這種方法可防止陶瓷材料在高溫下氧化可直到促進燒結提高制品的致密度。常壓燒結工藝屬于在大氣壓條件下坯體自由燒結的過程。在無外加動力下材料開始燒結，常壓燒結溫度通常比較高。其中常壓燒結工藝普遍采用的是高溫燒結工藝，常壓燒結工藝只需要高溫燒結爐，所以制備工藝比較簡單。常壓燒結工藝燒結溫度較高，可以制備比較致密的燒結制品。采用常壓燒結工藝的工藝過程是，首先將粉末原料通過壓力成型工藝制成所需要形狀的預制體，此預制體具有一定的致密度，并將預制體放入到高溫燒結爐中進行高溫燒結工藝，在一定的燒結溫度下保溫一段時間得到致密度較高的燒結制品。常壓燒結工藝可選擇的材料種類比較多，適用面也比較廣泛。采用常壓燒結工藝可以制備各種復雜形狀的燒結制品和零部件，所以常壓燒結工藝在材料科學與工程領域有著廣泛的研究和應用。

三、常壓燒結技術在材料科學與工程專業(yè)實驗教學中的研究和應用

常壓燒結工藝是首先是將原料粉末通過壓力成型工藝制備出具有一定形狀的試樣坯體，并放入到高溫燒結爐中進行高溫燒結得到致密的燒結試樣。常壓燒結工藝是在燒結過程中對材料不進行加壓而使其在高溫燒結爐中以一定氣氛壓力下燒結制備致密的燒結試樣，常壓燒結工藝是目前應用最普遍的燒結方法。常壓燒結技術具有燒結溫度較高，燒結時間較長，燒結效率高，可以實現(xiàn)燒結成型工藝，所以常壓燒結技術主要用于制備金屬陶瓷復合材料以及其他復合材料等。在材料科學與工程專業(yè)的教學課程中，其中材料加工工程和材料制備與合成方法講述過常壓燒結工藝。常壓燒結工藝同粉末冶金技術一樣都是材料的制備工藝技術。常壓燒結工藝同樣也是熱加工工藝，常壓燒結工藝是首先是將原料粉末通過壓力成型工藝制備出具有一定形狀的試樣坯體，并放入到高溫燒結爐中進行高溫燒結得到致密的燒結試樣。常壓燒結試樣坯體在高溫燒結作用下形成致密的燒結體。在材料科學與工程專業(yè)課程的課堂教學中，有些專業(yè)課程中對常壓燒結工藝只是作為了解，對于常壓燒結工藝制備復合材料的具體內(nèi)容和制備工藝步驟的研究和應用了解很少。所以就需要在材料科學與工程專業(yè)的實踐教學課程中增加一些關于常壓燒結工藝制備復合材料的實驗課程。通過常壓燒結工藝制備復合材料的實踐教學活動可以使學生認識和了解常壓燒結工藝制備復合材料的原理，制備工藝過程以及對經(jīng)過常壓燒結工藝后得到復合材料制品的物相組成，顯微結構和力學性能進行研究，使學生通過對材料的制備與研究過程可以加深學生對材料科學與工程專業(yè)課程學習的認識和了解。對于本科學生的教學實踐課程，可以在本科學生的本科專業(yè)課程設計和本科畢業(yè)設計過程中安排常壓燒結工藝制備金屬陶瓷復合材料的教學內(nèi)容。例如采用常壓燒結工藝可以制備金屬陶瓷復合材料，先將金屬陶瓷混合粉末通過壓力成型工藝制成具有一定形狀的預制體或坯體，并將成型的預制體放入到高溫燒結爐中并通過高溫燒結工藝并保溫一定時間的常壓燒結工藝制備金屬陶瓷復合材料。通過常壓燒結工藝制備致密的復合材料燒結塊材。通過實驗教學過程使學生認識和了解到常壓燒結工藝制備金屬陶瓷復合材料的制備工藝過程，提高學生對課程學習的認識和了解。使學生通過實驗教學過程認識和了解常壓燒結工藝制備復合材料的制備工藝原理，使用方法和制備過程，以及對常壓燒結制備工藝得到的燒結制品的物相組成和顯微結構進行分析和測試。常壓燒結工藝可以制備復合材料和功能材料等。常壓燒結工藝可以制備具有復雜形狀的燒結制品或零部件，所以常壓燒結工藝在工程領域得到了廣泛的應用。

常壓燒結工藝由于具有很多的優(yōu)勢所以被廣泛的應用在材料科學與工程領域中。常壓燒結工藝已經(jīng)成為材料合成和制備的主要制備工藝。常壓燒結工藝可選擇的材料種類比較廣泛，適用面也比較廣泛。常壓燒結工藝可以制備復合材料等。常壓燒結工藝可以得到比較致密的燒結制品。常壓燒結技術操作過程比較復雜，對設備要求較高，特別是需要高溫燒結爐，可以進行現(xiàn)場操作，因此可以作為本科學生的課程教學實驗內(nèi)容，可作為材料科學與工程專業(yè)課程的輔助教學實驗，也可以作為本科專業(yè)課程設計和本科畢業(yè)設計教學內(nèi)容。使學生通過實踐教學來加深對材料科學與工程專業(yè)課程的認識和掌握。使學生認識到金屬基復合材料的制備過程以及金屬陶瓷復合材料的制備過程等，并使得學生對常壓燒結工藝得到的燒結制品進行分析和測試，使學生對材料的分析和檢測水平有較大的提高。對于拓展學生的知識面有很大的幫助，為本科學生以后的本科專業(yè)課程設計和本科畢業(yè)設計打下堅實的實驗基礎。

四、常壓燒結技術在材料科學與工程領域的研究發(fā)展趨勢和發(fā)展方向

采用常壓燒結工藝的工藝過程是將粉末原料通過壓力成型工藝制成所需要形狀的預制體，并將預制體放入到高溫燒結爐中進行高溫燒結工藝得到致密的燒結制品。常壓燒結工藝制備金屬/陶瓷復合材料的制備工藝是，首先將金屬粉末與陶瓷粉末相混合并通過壓力成型工藝制備出所需要的形狀，并通過高溫燒結工藝制備出致密的金屬/陶瓷復合材料燒結制品。常壓燒結工藝可以制備具有復雜形狀的金屬陶瓷復合材料燒結制品。利用常壓燒結工藝可以制備工程領域所需要的各種形狀的零部件和燒結制品，只要成型過程中把模具做成所需要的形狀就可以通過常壓燒結工藝得到所需要形狀的燒結制品。常壓燒結工藝制備復合材料具有制備工藝簡單，產(chǎn)品成型速度快生產(chǎn)率較高，并可以在工程領域中進行推廣應用。本文作者認為應該在材料科學與工程專業(yè)教學實驗中增加采用常壓燒結工藝制備復合材料的實驗課程。

五、結論

常壓燒結工藝是在燒結過程中對材料不進行加壓而使其在高溫燒結爐中進行燒結制備致密的燒結塊材，常壓燒結工藝是目前應用最普遍的一種燒結方法。常壓燒結工藝可選擇的材料種類比較廣泛，適用面也比較廣泛，所以常壓燒結工藝廣泛應用在材料科學與工程領域。本文主要講述常壓燒結工藝的原理和工程應用，并講述常壓燒結工藝在材料科學與工程專業(yè)實驗教學中的研究和應用，并對常壓燒結工藝的未來發(fā)展趨勢和發(fā)展方向進行分析和預測。所以本文作者認為應該在材料科學與工程專業(yè)教學實驗中增加采用常壓燒結工藝制備復合材料的實驗課程。

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