粉末冶金材料与相应致密材料的异同
粉末冶金铝合金烧结致密化过程研究
粉末冶金铝合金烧结致密化过程研究摘要：粉末冶金铝合金的烧结致密化过程分析有利于了解合金件致密性的影响条件，便于从烧结过程中致密化的影响因素中寻找突破口，提升合金件的致密性。
本文就此方向展开研究，对烧结过程的不同阶段进行显微形貌图扫描，观察致密化过程，并提出从生胚压制后孔洞缩小角度、促进原子分散角度烧结致密化进程，为铝合金开发利用提供参考依据。
关键词：粉末冶金；铝合金；压制与烧结；致密化随着我国内环境与能源形势的演变，工业生产中对轻量化、高强度的合金需求越来越大，粉末冶金铝合金逐渐引起关注，这种合金具有低密度、高比强、耐磨、耐腐蚀等优势，在工业制造中具有广泛的应用前景。
研究粉末冶金铝合金烧结致密化过程，目的是在于了解影响烧结致密化的因素，从中发现优化途径，为开发研制更优异的铝合金产品打下基础。
1.粉末冶金的工艺流程粉末冶金是一种以金属粉末为原料，经过压制成形及烧结而制造的金属材料、复合材料等制品的工艺技术，粉末冶金技术给各行业带来了更多的机遇与发展，了解粉末冶金的工艺流程，才能真正认识粉末冶金产品及特性[1]。
在粉末冶金中，主要包括几个步骤：（1）制粉：粉末的生产过程即为制粉，包含两个部分，分别是粉末的制取与粉末的混合。
粉末的制取主要是利用还原法、电解法、雾化法等，从固态、液态、气态金属中直接细化获得，或经过还原、电解、热解等转变而来，形成金属粉末原料。
（2）压制：压制成形是粉末冶金的重要步骤，将粉末原料在高压下进行压制，从而形成所需要的形状。
（3）烧结：这一步骤是粉末冶金的核心，必须通过烧结工艺，使压胚达成原子意义上的结合，从而提升产品的物理性能和力学性能。
（4）后处理：完成压制与烧结后，正常来说制品已经可以直接使用，但对于一些尺寸精度要求较高且耐磨性、硬度较高的制品，还需要进行精压、挤压、滚压、淬火、熔渗、浸油等后处理。
2.粉末冶金铝合金烧结致密化过程分析粉末冶金铝合金烧结致密化研究是重要的研究方向，了解烧结致密化过程，才能更好地掌握影响致密化的因素，针对性提出优化铝合金烧结致密化的措施，本节以铝粉（Al）为主要原料，添加镁（Mg）、铜（Cu）、硅（Si）等元素，从烧结致密化过程进行分析，对烧结的不同阶段情况进行解读。
铁粉和铜粉高速压制成形及致密化规律研究的开题报告
铁粉和铜粉高速压制成形及致密化规律研究的开题报告题目：铁粉和铜粉高速压制成形及致密化规律研究一、研究背景随着工业化进程的加速，金属粉末冶金技术也在不断发展。
其中，高速压制成形技术是一种新兴的制备金属材料的方法，它具有成本低、能耗小、质量稳定等优点，是制备高性能金属材料的有效途径。
同时，铁粉和铜粉等粉末材料广泛应用于工业生产中，对其高速压制成形及致密化规律的研究具有重要的实践意义和理论价值。
二、研究内容本文主要研究铁粉和铜粉高速压制成形及致密化规律。
具体内容包括：1. 铁粉和铜粉的制备及表征2. 不同压制条件下铁粉和铜粉的高速压制成形工艺研究，包括压制温度、压力、保温时间等因素对成形效果的影响。
3. 铁粉和铜粉高速压制成形后的微观结构分析，包括成形密度、晶粒尺寸、组织结构等方面的研究。
4. 铁粉和铜粉高速压制成形材料的物理力学性能测试和分析，包括密度、硬度、强度等方面。
5. 其他相关研究内容。
三、研究方法1. 铁粉和铜粉的制备：采用化学还原法等方法制备纯度高的铁粉和铜粉，并通过SEM、XRD等表征手段进行材料表征。
2. 铁粉和铜粉的高速压制成形：采用高速压制成形技术，对不同的压制条件进行实验研究。
3. 微观结构分析：采用扫描电镜、透射电镜等手段对铁粉和铜粉高速压制成形后的微观结构进行观察和分析。
4. 物理力学性能测试：对高速压制成形后的样品进行金相测试、力学性能测试等力学性能测试和分析。
四、研究意义通过本文对铁粉和铜粉高速压制成形及致密化规律的研究，可以深入了解材料的成形机理和性能变化规律，为材料改性和工业应用提供理论依据。
同时，也为高速压制成形工艺的优化提供参考。
五、研究进展及计划目前，初步完成了铜粉的制备，并进行了高速压制成形实验，正在开展微观结构分析的工作。
后续计划完成铁粉的制备及高速压制成形实验，并进一步深入探究压制条件对样品的成形质量和性能变化的影响。
计划在2021年内完成本项目的研究任务。
粉末材料的孔隙度特性
多孔体止火的原理，是根据火焰通过毛细孔时产 生热交换，使燃烧物的热量通过孔壁而散失，从 而阻止燃烧过程的进行，使火焰熄灭。换句话说， 火焰在管道中传播的速度和孔隙大小是有一定关 系的，当孔径减小到某一临界尺寸时，可燃气体 将不可能着火。孔径的这一极限值称为临界熄火 孔径。粉末多孔材料孔径小、透气性好、强度高， 最适于作高速火焰的止火器。粉末多孔电极具有 大的比表面和晶体缺陷，可以有效地降低氢的超 电压。
大量孔隙的存在使多孔材料具有很大的比表 面，而比表面的大小又是决定其使用性能的重要 指标。 测定开孔隙比表面的方法很多，可用类似于 测量粉末比表面的方法来测定。用BET法测定每克 只有十分之几平方厘米的比表面的试样已相当困 难，因此，对一般由粒度在微米以上的粉末制取 的多孔材料，就不大适用了。当孔隙度大于20%时， 用透过法测法测定比表面可以得到足够精确的结 果，满足实际应用的需要。
“假合金”和成分之间相互作用很弱的合金， 可采用加和法求其理论密度；否则，需要采用与测 定粉末真密度相同的方法进行测定。求加和密度的 公式为：
据资料介绍，使用具有低蒸汽压和稳定密度的 苯甲醇浸渍试样，可以获得良好的结果；使用无水 乙醇液体石蜡浸渍试样，精度也较高。但是浸渍介 质不可能浸渍到所有孔隙中去，特别是不易填满窄 缝，结果开孔隙度的测量值偏低。
粉末冶金多孔材料的基本特性：由于孔隙的 存在，多孔材料具有大的比表面和优良的透过性 能，以及易压缩变形、吸收能量好和质量轻等特 性。
在普通铸件中，气孔和缺陷是常见的缺 陷，也是熔铸法难以克服的问题；而用粉末冶金 法制取的材料，其孔隙度、孔径及分布可以有效 地控制，并且可在相当宽的范围内调整。
一、粉末材料孔隙度和孔径的测定
粉末多孔材料具有质量轻和吸收能量好的特性， 可用做消音、消震和隔热装置，使用效果很好。 消音器是控制声音衰减的一种零件，从喷射工程 中的吸音材料到助听装置中的衰减器，均有所应 用。用粉末冶金方法可以通过控制材料密度、原 始粉末大小、孔径、孔隙形状和零件尺寸来生产 有严格声学要求的零件。
实验一 粉末冶金材料组织观察与硬度测试
实验一粉末冶金材料组织观察与硬度测试实验学时4h 实验性质综合实验要求必做所属课程粉末冶金一、实验目的掌握Fe基粉末冶金烧结材料的相图，根据相图及显微形貌（组织特征）识别材料的组织，理解组织与成分之间的关系；能够根据有关定律及公式计算烧结铁基合金组织组成物的相对含量。
熟悉布氏、洛氏及维氏硬度计的结构原理及特点。
掌握布氏、洛氏、维氏硬度试验方法，能独立进行操作；了解粉末冶金材料的组织特点及硬度之间的关系二、烧结Fe基合金组织特征概述粉末冶金一种冶金方法。
把金属粉末压制成型后再烧结成制品。
粉末冶金适用于高熔点、高硬度的金属或含有不互溶成分的合金制品的制造。
烧结铁基合金是目前应用非常广泛的粉末冶金工程材料，其基本相图为铁碳合金的平衡组织，是研究铁碳合金的性能及相变机理的基础。
因此认识和分析铁碳合金的平衡组织有十分重要的意义。
此外，观察和分析铁碳合金的平衡组织有助于帮助我们进一步借助相图来分析问题。
所谓平衡组织，是指符合平衡相图的组织，即在一定温度，一定成分和一定压力下合金处于最稳定状态的组织，要获得这样的组织，必须使合金发生的相变在非常缓慢的条件下进行，通常将缓冷（退火）后的铁碳合金组织看作为平衡组织。
不同成分Fe基合金的平衡组织都是由铁素体、渗碳体、珠光体、石墨、孔隙、夹杂等组成，其区别仅在于分布形态和数量不同。
根据各组成物的形态、分布和数量可以判断和识别组织及含碳量。
1、铁素体：是碳在α-Fe中的固溶体。
碳的浓度是可变的，在727℃时达到最大溶解度（0.0218%）；常温下其碳浓度约为0.008%。
铁素体的硬度很低，塑性好，经4%硝酸酒精浸蚀后呈白亮色。
铁素体有两种形态和分布：一是呈游离状的不规则多边形。
二是与渗碳体呈层状相间排列，如珠光体中的铁素体。
2、渗碳体：是碳与铁的一种化合物，化学式为Fe3C，含碳量高达6.69%，坚硬而脆，抗浸蚀能力很强，经4%硝酸酒精浸蚀后成白亮色。
渗碳体的分布和形态有：①游离的直条状渗碳体，如过共晶生铁中的Fe3CⅠ；②作为基体，其中分布有孤立的珠光体，即莱氏体中的渗碳体；③沿奥氏体晶界呈网状分布，如过共析钢的Fe3CⅡ；④与铁素体呈片层状分布，即珠光体中的Fe3C；⑤沿铁素体晶界分布，即工业纯铁中的Fe3CⅢ。
粉末冶金铁基零件的烧结-硬化处理
粉末冶金铁基零件的烧结-硬化处理作者：刘宁凯来源：《城市建设理论研究》2014年第22期摘要：铁基粉末冶金零件用烧结－硬化处理，能得到和常规的热处理相同的显微组织与力学性能，从而可取消传统的将零件用间歇式加热炉重新加热奥氏体化－油淬火等作业，不但节能，而且可减低生产费用。
关键词：粉末冶金铁基零件；烧结硬化；淬透性中图分类号：TF文献标识码： A一、粉末冶金铁基零件的烧结以及热处理工艺(一)烧结工艺烧结实际是将压述在低于主要组分恪点的温度下进行的热处理。
目的是使粉末颗粒问从机械喃合转变为原子之间的晶界结合。
压还内部是粉末颗粒表面问机械压力下接触,而原子与原子之间结合的材料,需要通过烧结,使压还达到冶金结合的材料,使粉末冶金材料达到所需要的力学性能和物化性能。
图1烧结过程示意图如图1所示,图1(a)是烧结前压述中粉末的接触状态,这种结合只是机械结合,粉末颗粒的界面仍然可区分可分离开。
图1 (b)中粉末颗粒接触点的结合状态发生了改变,颗粒界面为晶界面所取代。
随着烧结的进行,结合面增加,直至颗粒界面完全转变为晶界面,最后成为图1(C)所示的状态,颗粒之间的孔隙由不规则的形状转变为球形的孔隙。
粉末烧结是系统自由能降低的过程,换句话说,压还的内能高于烧结体的内能,其主要体现在:(1)粉末颗粒的表面能。
粉末压还具有很大的表面自由能,这种表面能随粉末颗粒的细化而增加。
压还烧结后,颗粒表面消失,将会释放出较大的表面能,这也成为烧结的驱动能。
(2)粉末颗粒内部的畸变能。
在混合和压制过程中粉末颗粒会发生变形而产生畸变,蕴藏着丰富的能量,这些能量液是烧结的驱动能。
由此可见,压还从热力学上来说是处于非常不稳定的状态。
当内能高到一定的程度会发生自动烧结,但在一般情况下,体系的内能不足以驱动烧结进行,所以需要加热到某一温度才能进行烧结。
(二)热处理与其他金属材料一样,我们同样可以通过热处理的方法改善粉末冶金材料力学性能。
应用在粉末冶金材料中的热处理方法有:退火、正火、萍火、回火以及渗碳、渗氮等。
粉末冶金材料
1.1 粉末冶金材料
将不同金属粉末混合，或金属粉 末与非金属粉末混合，经过成型、烧结 等过程制成零件或毛坯的工艺方法称为 粉末冶金。粉末冶金法和熔炼法都是生 产工程材料的基本方法之一。
粉末冶金法常用来制作结构材料、硬 质合金、金属陶瓷、磨擦材料、难熔金属材 料等。
1.1 粉末冶金材料
优点：
用粉末冶金法生产某些材料时，能避免 成分的偏析，保证合金具有均匀的组织和 稳定的性能，同时使合金的热加工性大为 改善 从机械零件加工方面来看，粉末冶金法 是一种少切削、无切削的新工艺，可以减 少机械加工量，节约金属材料、提高劳动 生产率。
1.1 粉末冶金材料
铁基粉 末冶金 的生产 工艺过 程为：
1.2 硬质合金
硬质合金是以碳化钨、碳化钛等高熔点、高
硬度的碳化物粉末与起黏结作用的金属钴粉末经混合、 压制成形，再烧结而制成的粉末冶金制品。也称金属 陶瓷硬质合金或烧结硬质合金。
硬质合金具有:
✓高硬度 ✓高热硬性 ✓高耐磨性 ✓较高的抗压强度
1.2 硬质合金
应用：
主要用于制造各种刀具， 其切削速度、耐磨性及寿命都 比高速钢高。硬质合金还可用 于制造某些冷作模具、量具以 及不受冲击、振动的高耐磨零 件。
1.4 其他非铁合金
钛及钛合金
钛飞船
1.4 其他非铁合金
镁及镁合金
镁的性质:
镁的密度为1.74kg/m3，只相当于铝的2/3 镁具有很高的化学活性，易在空气中形成疏松 多孔的氧化膜 镁的电极电位低，耐蚀性差 镁为密排六方晶格，强度和塑性均不高，一般 不直接作结构材料。
1.4 其他非铁合金
镁及镁合金
•镁合金经热处理后（固溶处理＋时效），强度 可达300~350MPa，比强度高于铝合金 •减振性好，切削加工性优良 •但镁合金耐蚀性差，常常需要采取保护措施。
粉末冶金工艺和铸造工艺的异同
粉末冶金工艺的优缺点
定制性强
可以通过调整原料粉末的成分来定制零件的物理性能。
节能环保
相较于铸造工艺，粉末冶金工艺能耗低，且无须使用大型熔炼设备。
粉末冶金工艺的优缺点
成本高
设备投资大，生产过程复 杂，导致粉末冶金工艺成 本相对较高。
生产规模受限
可制造大型零件
铸造工艺适合制造大型的 零件和结构件。
低成本
铸造工艺的成本相对较低， 适用于大规模生产。
材料特性
03
粉末冶金工艺的材料特性
粉末冶金工艺使用的材料多为金属粉末，通过压制和烧结等 工艺制成致密的金属或合金制品。这些材料具有高密度、高 强度、耐磨、耐腐蚀等特性，适用于制造高性能的机械零件 和工具。
由于粉末冶金工艺能够制造出 高性能的金属零件，因此在航 空航天领域有广泛应用。
电子通讯
粉末冶金工艺用于制造小型化 、高性能的电子元件和通讯设 备。
工具和模具制造
粉末冶金工艺可以制造出高硬 度和耐磨性的工具和模具。
铸造工艺的应用领域
机械制造
铸造工艺用于制造各种机械设备的零部件， 如机床、泵、阀等。
农业机械
密度与结构
粉末冶金制品具有高密度和致密的结构，而铸造 制品的密度和结构取决于模具设计和铸造过程。
生产效率与成本
铸造工艺由于其成熟度和广泛应用，通常具有较 高的生产效率和较低的成本；而粉末冶金工艺则 需要更复杂的设备和更高的技术要求，因此成本 相对较高。
工艺流程
02
粉末冶金工艺特点
材料利用率高
高性能材料
铸造工艺在农业机械制造中也有广泛应用， 如拖拉机、收割机等。
粉末冶金高速压制致密化机制的研究进展
粉末冶金高速压制致密化机制的研究进展周媛;李同舟【摘要】粉末冶金具有独特的物理、化学和机械性质,因此被视为研发新材料的重要途径.其中,高速压制致密化是粉末冶金技术中的重要外延,可实现高效率、高密度的多重压制效果,极大地满足了中小型设备生产大型非标制品的能力.本文通过概述此技术的基本原理,探讨其应用并指明该技术存在的问题,展望未来发展趋势.【期刊名称】《四川有色金属》【年(卷),期】2018(000)003【总页数】2页(P67-68)【关键词】粉末冶金;致密化机制;高速压制;研究进展【作者】周媛;李同舟【作者单位】广汉川冶新材料有限责任公司, 四川广汉 618300;成都索成易半导体有限公司, 四川成都 610041【正文语种】中文【中图分类】TF124.3立足现代冶金工业，粉末冶金技术能够实现低成本状态下生产高性能制品的需求，而高密度、高强度、高精度的粉末冶金制品研发，也一直是冶金行业的重要发展方向，因此粉末冶金技术得到了极大的重视［1］；20世纪90年代以来，粉末冶金的致密化机制也得到了发展，包括流动温压、高压温压、动态磁力压制技术、表面致密化技术等，其中高速压制(high velocity compaction，简称HVC)［2］致密化机制与其他致密化途径相比较，同样实现了优势扩展，被誉为粉末冶金领域的技术新突破。
1 粉末高速压制技术的原理及应用1.1 粉末高速压制技术的原理粉末冶金范畴下的高速压制致密化机制并不复杂，但工艺实现难度较高。
从在压制形式上判断，粉末高速压制与传统静态刚模压制存在较大相似性。
首先，通过送粉靴将粉末填充人模腔中，在2-30m/s的条件下对粉体进行高能锤击，然后脱模后顶出零件并进行随后的烧结和热处理等工序；整个高速压制过程中，冲锤与上模冲接触时的速度比常规压制高2-3个量级，不同的速度对压坯有不同的压制效果。
通常在0.02s内就可以完成1次压制，并可在0.3s～1s的时间间隔内实现多次冲击压制，最高可达到5次/s的频率，多次反复冲击压制可进行高能量的累积［3］，进而提高所制备零件的综合力学性能。
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1.论述粉末冶金材料与相应致密材料有什么不同？粉末冶金材料是指通过粉末冶金的方法得到的材料。
粉末冶金是制取金属或用金属粉末（或金属粉末与非金属粉末的混合物）作为原料，经过成形和烧结，制造金属材料、复合以及各种类型制品的工艺技术[1]。
粉末冶金技术具有显著节能、省材、性能优异、产品精度高且稳定性好等一系列优点,适合于大批量生产。
此外,部分用传统铸造方法和机械加工方法无法制备的材料和难以加工的零件也可用粉末冶金技术来制备，故而备受工业界的重视[2]。
粉末冶金最多可以达到99%左右的理论密度。
关于烧结材料与致密材料的区别，可以分为韧性材料和脆性材料来说[3]。
一般而言韧性材料粉末冶金后的性能很难达到致密材料，因为那不到1%的孔隙率足够恶化性能了。
但是如果是脆性材料，可以通过粉末冶金大大细化晶粒，使得材料获得晶界强化，韧性反而提高。
在粉末冶金材料中，存在大量的晶间裂纹,由于材料细观结构的复杂性、微裂纹相互作用的影响及损伤材料的各向异性性质，使得类似的脆性或拟脆性材料的宏、细观损伤研究变得十分困难[4]。
粉末冶金材料往往要经历一定的热循环载荷.而在室温下表现为脆性断裂的粉末冶金材料在高温时塑性明显增加，可能在某一段温度下会形成脆性断裂向韧性断裂转变,而随着温度的降低材料的破坏模式又会由韧性断裂转变为脆性断裂，同时不同应力约束状态下材料本身也存在韧脆转变，而材料的损伤是一个逐渐积累的过程，必须对其韧脆损伤进行统一描述[5]。
有些粉末冶金复合材料无论是在冲击压缩还是冲击扭转下其变形强化行为都具有颗粒尺寸效应，即增强颗粒越小，强化效果越好。
在冲击扭转形成的简单热剪切变形局部化同样具有增强颗粒尺寸依赖效应，具体表现为：增强颗粒越小，材料越易出现绝热剪切变形局部化[6]。
增强颗粒尺寸越小，在复合材料基体中诱导的应变梯度越高。
例如碳化硅颗粒增强铝基复合材料。
粉末在烧结过程中要发生体积收缩、密度提高和气孔率减少等现象。
在整个烧结过程中，在不同温度下铁氧体坯件的变化规律是不同的。
总的来说可以这样描述：在烧结开始，随着烧结时温度的升高，坯件内的水分、粘合剂和某些杂质因升温而被排除，颗粒开始有点接触，但孔隙还很多而且分散并相互贯通，坯件的体积收缩、致密度以及强度都不会出现明显的变化[7]。
随着温度的继续升高，坯件中颗粒与颗粒之间由点接触逐渐变成为面接触，接触面积迅速扩大而形成界面:接着颗粒的界面逐渐合并，原来互相贯通的孔隙逐渐被封闭并相对集中而成为孤立的孔隙，其体积逐渐缩小；最后大部分从坯件中被排除。
在此阶段，只要烧结温度稍有增加，坯件收缩、致密度与强度就会发生很大的变化。
随着温度的进一步升高，坯件的收缩、致密度与强度的变重新变缓，那些未被排除的封闭气孔有所缩小，坯件密度有所增加，致密化趋于完善。
通常，粉末烧结过程可分为初期、中期和末期三个阶段。
在烧结的初期，坯件内颗粒接触并在接触表面形成颈部长大，而在总体上还未出现晶粒生长。
在烧结的中期，开始坯件内的气孔仍然是处于连通状态，气孔的形状是各种各样的。
随着烧结的进行，坯件体积显著收缩，密度增大。
当烧结坯件密度达到理论值的百分之六十左右时，晶粒开始生长。
此时坯件内仍有许多细气孔，相对密度增大在较大的范围内随着烧结时间的增加而减缓。
随着晶粒尺寸的增大，坯件致密化速率有所下降。
当坯件密度大约为理论密度的百分之九十五时，气孔全部变成封闭气孔。
在烧结的末期，有可能发生不连续的晶体生长，当有异常晶粒生长时，大量的气孔将被卷人晶粒内部，并且气孔与晶粒边界隔绝，因而坯件不能有更多的收缩。
如果能够避免不连续的晶体生长，则由于气孔可以在晶界上被排除，最后的百分之几气孔率可以得到降低，从而可以得到高密度[8]。
参考文献[1]黄培云.粉末冶金原理[M].北京:冶金工业出版社,1997:10[2]王利清.2004年稀土在国防军工领域中应用的新进展[J].稀土信息, 2005,1:2[3]松山芳冶等著，周安生等译:《粉末冶金学，科学出版社，1978[4]曾德麟.粉末冶金材料[M].北京:冶金工业出版社,1997:38[5]王尔德,胡连喜.机械合金化纳米晶材料研究进展[J].粉末冶金术,2002,20(3):135~139[6]Singer A R E. The principles of spray rolling of metals [J].MetMater,1970,4: 246~250[7]马金龙,童学锋,彭虎.烧结技术的革命.微波烧结技术的发展及现状[J].新材料产业,2001,96(6):30~32[8]魏先斗.陶瓷材料的结构功能及其发展前景[J].机械工程师, 2006,(4):122二．如何通过热力学和动力学来解释固相烧结？烧结（Sintering）指粉末或粉末压坯在适当温度、气氛下受热，借助于原子迁移实现颗粒间联结的过程。
粉末或粉末压坯在一定的气氛中，在低于其主要成分熔点的温度下加热而获得具有一定组织和性能的材料或制品的过程。
烧结的目的依靠热激活作用，使原子发生迁移，粉末颗粒形成冶金结合。
烧结温度低于所有组分的熔点的烧结称为固相烧结。
固相烧结又分为单元系固相烧结和多元系固相烧结。
单元系固相烧结是指单相（纯金属、化合物、固溶体）粉末的烧结，烧结过程无化学反应、无新相形成、无物质聚集状态的改变。
多元系固相烧结是指两种或两种以上组元粉末的烧结过程，包括反应烧结等[1]。
粉末状的物料在高温作用下为什么能够转变成为密实的烧结体呢?只要把处于粉末状态的物料与块状物质作比较就能清楚。
粉末状的物料是分散的，具有大的比表面积，因而粉末状的物料具有很高的表面能。
同时，粉末物料表面的正负离子作用力比其内部大，从而引起变形和间距变化，也引起热力学稳定性下降。
所以加热时离子更具有可动性。
另外，由于粉料表面和内部有着各种晶格缺陷，再就是由于粉碎等工艺使粉末物料存在有加工应变，这一些也都使粉末物料晶格活化、离子更具有可动性[2]。
基于以上原因，使得粉末物料具有很高的能量。
众所周知，任何系统都有向着最低能量状态发展的趋势，因此，系统表面能的降低是粉末烧结的驱动力。
在烧结过程中，必须有物质的传递，才能从疏松的坯件变成致密的烧结体。
物质传递的机理，有着三种不同的观点:粘性流动与塑性流动机理;气相传递—蒸发与冷凝机理，扩散机理。
提出这些机理的人，都相应地进行了实验验证[4]。
实际上，在烧结过程中，物质传递的机理是很复杂的。
还没有一种机理能够说明一切烧结现象。
多数认为，在烧结过程中，不是单独一个机理在起作用。
但是在一定的条件下，某种机理是占:主要地位的。
对于晶态固体的烧结，实验表明扩散是主要的机理[5]。
当烧结按照扩散机理来进行时，物质的传递就与固体中的点缺陷浓度，特别是空位浓度有关。
空位浓度越大，扩散速度也就越大。
根据菲克定律，只有在一个空位浓度梯度下，才能造成定向的空位扩散。
假如考虑半径为:的二个接触的圆球，则空位的浓度在球体的各个部分是不一样的;而且空位会从空位浓度高的地方(空位源)向空位浓度低的地方(空位消除点)扩散，而物质是往相反的方向扩散[6]。
根据Kelivn 方程，在凹面上空位浓度较大，因此那里是一个空位源;所以物质将向弯曲表面扩散，亦即向着曲率半径为p 的颈部表面扩散。
这样，就使颈 部逐渐生长而烧结。
空位扩散的途径，可以通过从颈部由体积扩散到晶界而消除， 也可以由表面扩散而消除。
在不同的条件下，将是不同的扩散途径起主要作用，但最主要的是从颈部凹面到晶界的体积扩散。
依照这种扩散机理，在烧结过程中，二个球形颗粒接触处的颈部半径二应当逐渐长大，二个球中心之间的距离因为烧结而缩短。
所以在外观上可测出体积收缩。
烧结过程中，粉末系统自由能的降低是烧结进行的驱动力[7]。
(1).烧结时所需能量在粉末中存在的形式首先被考虑到的当然是粉末的表面能。
粉末粒度愈小，其粉末体的表面积就愈大，相对地具有的表面能也就较高。
除表面能外，还有各种形式的晶格缺陷所贮存的能量。
晶格缺陷会因粉末制造方法的不同而有显著的差异。
(2).烧结时所需能量对烧结过程所起的作用[8]粉末的表面能越大，所贮存的能量就越高。
这样的粉末要释放能量使其变为低能状态的趋势也就越大，烧结也就易于进行。
(3).热力学方程式：S T U A ∆-∆=∆一般来说，△A 的值总是小于△U 。
据估算，表面能的数值与化学反应中的能量变化相比较是相当小的。
但是，一般认为这种能量是发生烧结的原动力。
(4).单元系烧结驱动力的来源单元系中粉末颗粒处于化学平衡态，烧结驱动力主要来自系统过剩自由能的降低。
系统的过剩自由能包括：1).总界面积和总界面能的减小。
E=γs.As+γgb.Agb/2其中，As —自由表面积, Agb —晶界面积。
单晶时Agb=0，则为总表面能减小。
2).粉末颗粒晶格畸变和部分缺陷（如空位,位错等）的消除过程中能量的高低与粉末加工过程有关。
(5).多元系烧结驱动力的来源烧结驱动力主要来自体系的自由能降低：△G = △H-T△S△G≠0 且＜0此时体系自由能包括反应自由能；体系自由能降低的数值远大于表面能的降低；表面能的降低处于辅助地位。
烧结的最重要的目的是致密化，固相烧结可分为3个阶段[9]:第一阶段即烧结初期，该阶段包括了一次颗粒间一定程度的界面即颈的形成(颗粒间的接触面积从零起始，增加并达到一个平衡状态)。
烧结初期，不包括晶粒生长。
第二阶段即烧结中期始于晶粒生长开始之时，并伴随颗粒间界面的广泛形成。
此时，气孔仍是相互连通成连续网络，而颗粒间的晶界面仍是相互孤立而不形成连续网络。
大部分的致密化过程和部分的显微结构发展产生于这一阶段。
第三阶段即烧结后期,随着烧结过程中气孔变成孤立而晶界开始形成连续网络。
在这一阶段孤立的气孔常位于两晶粒界面、三晶粒间的界线或多晶粒的结合点处,也可能被包裹在晶粒中。
烧结后期致密化速率明显减慢，而显微结构发展如晶粒生长则较迅速。
烧结初期的模型或理论非常多。
这些模型均基于相似的双球模型，并假设两个球体之间中心距的变化即等于烧结体的线性收缩。
这一假设条件下，表面扩散、气相蒸发、从表面到表面的体积扩散等传质过程被认为对烧结体的线性收缩不起作用；而粘性流动，晶界扩散及从晶界到颗粒间的瓶颈处的体积扩散被认为可导致颗粒间中心距的减小，即对致密化有贡献。
所得的不同结果仅是由于假设不同的扩散致密化途径而已。
尽管这一阶段的研究较多,但事实上烧结初期的总的收缩量是十分有限的。
致密化过程实际上意味着体系表面积(或表面能)的减小和界面积(界面能)的增加。
前者是致密化的推动力，而后者则为阻力。
故总的致密化的推动力为：ΔG=ΔGs+ΔGi=γsdAs+γidAi式中：ΔG，ΔGs和ΔGi是体系总自由能、表面能和界面能的变化，γs和γi 分别为表面张力和界面张力。