烧结温度对烧结毡滤芯材料的影响

烧结温度对烧结毡滤芯材料的影响

烧结工艺是影响金属纤维烧结毡微结构的一个关键过程，而烧结温度是金属纤维烧结毡工艺重要的参数，本文以6 μm纤维毡为例进行分析。6 μm纤维毡在这3种温度下都有明显的烧结颈，但是在3种温度下纤维烧结毡展现了3种不同的形貌。a是6 μm纤维在1 200 ℃烧结后形成的烧结颈，上下2根垂直的纤维在相切处形成烧结颈，且烧结毡的直径大于纤维直径，但是2根纤维没有熔合的趋势；当烧结温度为1 250 ℃时，2根垂直纤维的烧结毡直径比1 200 ℃时更大，且烧结毡附近处纤维有熔合的趋势，这反映了烧结毡处形成的新晶界通过晶界扩散同时向上下2根纤维推进，且烧结毡附近纤维直径有所收缩，这可能是因为随着烧结温度的升高，金属原子沿着纤维长度方向扩散至烧结毡处，导致纤维直径收缩，而1 200 ℃的纤维烧结毡没有此现象；当烧结温度为1 300 ℃时，烧结毡附近的纤维有明显的融合，这是由于烧结温度继续升高，晶界扩散更快，烧结毡附近纤维中物质扩散到新晶粒中，从而熔合在一起，此时烧结毡处纤维也有比较明显的收缩，6 μm纤维毡在1 300 ℃时无熔断。

纤维烧结毡搭接点的焊接是通过扩散进行的。烧结初期，相互接触的纤维搭接点逐渐形成烧结毡的连接，此时搭接点是不连续的，且有大量孔隙，扩散的主要机制是表面扩散；烧结中期，烧结毡的孔隙逐渐消失，烧结毡逐渐形成晶界，此时扩散的主要机制是晶界扩散；烧结后期，烧结毡附近晶粒开始长大，此时晶粒长大体扩散是主要机制。扩散的实质是原子的热运动，温度显著影响着原子扩散速度，对于表面扩散来说，只有当烧结温度足以使纤维表面原子的热运动克服表面能垒时，才能形成烧结毡，因此纤维烧结毡应超过一定温度。同样，烧结温度影响着纤维原子晶界扩散的速度，烧结温度越高晶界扩散速度越快，纤维烧结毡速度越快；但是过高的烧结温度会使纤维出现晶粒过大、丝径收缩和过熔等缺陷，这是纤维烧结毡工艺需要避免的。