燒結(jié)溫度對燒結(jié)氈濾芯材料的影響

燒結(jié)工藝是影響金屬纖維燒結(jié)氈微結(jié)構(gòu)的一個關(guān)鍵過程，而燒結(jié)溫度是金屬纖維燒結(jié)氈工藝重要的參數(shù)，本文以6 μm纖維氈為例進(jìn)行分析。6 μm纖維氈在這3種溫度下都有明顯的燒結(jié)頸，但是在3種溫度下纖維燒結(jié)氈展現(xiàn)了3種不同的形貌。a是6 μm纖維在1 200 ℃燒結(jié)后形成的燒結(jié)頸，上下2根垂直的纖維在相切處形成燒結(jié)頸，且燒結(jié)氈的直徑大于纖維直徑，但是2根纖維沒有熔合的趨勢；當(dāng)燒結(jié)溫度為1 250 ℃時，2根垂直纖維的燒結(jié)氈直徑比1 200 ℃時更大，且燒結(jié)氈附近處纖維有熔合的趨勢，這反映了燒結(jié)氈處形成的新晶界通過晶界擴(kuò)散同時向上下2根纖維推進(jìn)，且燒結(jié)氈附近纖維直徑有所收縮，這可能是因為隨著燒結(jié)溫度的升高，金屬原子沿著纖維長度方向擴(kuò)散至燒結(jié)氈處，導(dǎo)致纖維直徑收縮，而1 200 ℃的纖維燒結(jié)氈沒有此現(xiàn)象；當(dāng)燒結(jié)溫度為1 300 ℃時，燒結(jié)氈附近的纖維有明顯的融合，這是由于燒結(jié)溫度繼續(xù)升高，晶界擴(kuò)散更快，燒結(jié)氈附近纖維中物質(zhì)擴(kuò)散到新晶粒中，從而熔合在一起，此時燒結(jié)氈處纖維也有比較明顯的收縮，6 μm纖維氈在1 300 ℃時無熔斷。

纖維燒結(jié)氈搭接點的焊接是通過擴(kuò)散進(jìn)行的。燒結(jié)初期，相互接觸的纖維搭接點逐漸形成燒結(jié)氈的連接，此時搭接點是不連續(xù)的，且有大量孔隙，擴(kuò)散的主要機(jī)制是表面擴(kuò)散；燒結(jié)中期，燒結(jié)氈的孔隙逐漸消失，燒結(jié)氈逐漸形成晶界，此時擴(kuò)散的主要機(jī)制是晶界擴(kuò)散；燒結(jié)后期，燒結(jié)氈附近晶粒開始長大，此時晶粒長大體擴(kuò)散是主要機(jī)制。擴(kuò)散的實質(zhì)是原子的熱運動，溫度顯著影響著原子擴(kuò)散速度，對于表面擴(kuò)散來說，只有當(dāng)燒結(jié)溫度足以使纖維表面原子的熱運動克服表面能壘時，才能形成燒結(jié)氈，因此纖維燒結(jié)氈應(yīng)超過一定溫度。同樣，燒結(jié)溫度影響著纖維原子晶界擴(kuò)散的速度，燒結(jié)溫度越高晶界擴(kuò)散速度越快，纖維燒結(jié)氈速度越快；但是過高的燒結(jié)溫度會使纖維出現(xiàn)晶粒過大、絲徑收縮和過熔等缺陷，這是纖維燒結(jié)氈工藝需要避免的。