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UHMWPE微孔材料烧结驱动力及烧结模型

2022-01-13 10:26:45

粉末烧结的主要目的是把颗粒体系烧结成为一个致密或多孔的连续体,是向低能状态过渡的过程,过剩的表面能是颗粒烧结最主要的驱动力[狗。由于致密 的晶体以细分的大量颗粒形态存在时,这个颗粒系统就必然处于一个高能状态, 因为它本征地具有发达的颗粒表面,与同质量的未细分晶体相比具有过剩的表面 能。所以在烧结前,原料颗粒的粒度越细,表面越复杂,系统具有的过剩的表面 能越高,这个过渡过程就越容易,它的烧结活性就越大。

烧结时间主要取决于粉末颗粒相互熔接所需的时间,由于粉末颗粒的熔接与 成型后微孔材料的孔径密切相关,因此利用烧结模型来模拟和预测材料的烧结过 程,并预测烧结后的孔径情况具有重要的意义。

烧结滤芯

烧结过程在陶瓷材料和金属材料等材料的研究中广泛应用,针对UHMWPE 等高分子聚合物材料,由于其扩散的活化能很高,因此在Thummler和Thomma 提出的所有传输机理中4%材料的粘性流动对烧结过程应该起着最关键的作用,聚合物的烧结过程的模拟和预测是业内学者重要课题之一,FrenkelEl先得到其分析模型,其颈长表达如前述2-6式。由于Frenkel模型违背了不可压缩 流体的连续性方程,因此只适用于天然状态下的聚合物烧结模拟。Eshelby对 Frenkel进行了修正,并提出了 Frenkel/Eshelby烧结模型。据文献佝指出,焰体的表面张力可用式 z = -6x10^7'+0.04进行估算,其中t为烧结温度,珈和a分别为原始粒径和烧结 时间t时的实际粒径,熔体粘度n可通过流变仪测出。

2.3.2UHMWPE多孔材料烧结微观演变过程实验研究

由式2-14可见,烧结时颗粒的颈长与烧结时间成幕函数关系;此外,已有 的研究表明㈣,UHMWPE的烧结速率与其表面形态具有密切关系。为进一步验 证烧结模型对UHMWPE实际烧结过程的指导性,分析颗粒表面形态与烧结速率 之间的关系,本文通过SEM研究了材料的微观形貌,并对UHMWPE烧结的微观演变过程进行了实验研究。

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