Pulverfließeigenschaften - Lehrstuhl Mechanische Verfahrenstechnik

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6.1.3.3 Sinterbrücken
Vorrangig werden metallische (Pulvermetallurgie) und keramische Werkstoffe
zu Fertigprodukten gesintert.
Da beim Sintern (thermische Agglomeration) eine entsprechende diffusive,
d.h. thermische Beweglichkeit der Atome und Moleküle der Haftpartner erforderlich
ist, bedürfen Sinterprozesse meist der Wärmezufuhr. Dabei können
chemische Reaktionen den Wärmehaushalt bzw. die Beweglichkeit der Atome
und Moleküle begünstigen.
Dem Sintern ist auch der Mikroprozess der Kontaktdeformation durch viskoses
Fließen der Mikrorauhigkeiten bei Materialien geringen Schmelzpunktes
(gegebenenfalls auch) bei Umgebungstemperatur zuzurechnen. Neben der Verstärkung
der VAN-DER-WAALS-Kräfte analog der plastischen Deformation
der Kontaktpunkte zu Kontaktflächen (siehe auch Gl.( 6.52)), entstehen Festkörperbrücken
durch viskoses Ineinanderfließen des Feststoffes (= gerichtete
Konvektionsströmung). Dem kann vereinfachend ein lineares Materialverhalten
(„Stoffgesetz“) zwischen Beanspruchung und Deformation zugrunde gelegt
werden, mit dem NEWTON-sches Fließgesetz:
du ∆s
τ
t
γ�
= = = oder einfach γ = ⋅ τ . ( 6.109)
dy ∆h⋅
∆t
η
η
h Schichthöhe
s Scherweg
u= ds dt Schergeschwindigkeit
γ Verzerrung oder Verschiebung
η dynamische Viskosität
Man vergleiche auch das HOOK-sche Gesetz:
dl ∆l
σ FN
ε d = = = =
dx l E E⋅
A
oder
τ FS
γ = = .
G G⋅
A
( 6.110)
MVT_e_6neu Mechanische Verfahrenstechnik - Partikeltechnologie Schüttgutspeicherung Prof. Dr. J. Tomas,
10.10.2012
0
εd Druck-Stauchung oder Zug-Dehnung
E Elastizitätsmodul
G Gleitmodul
0 Index für Belastungsbeginn
Die Haftung mittels viskoser Kontaktflächenbildung wird noch durch Ineinanderfließen
des Materials aufgrund der Grenzflächenenergie σsgs (svw. Bindungsenergie
pro Grenzfläche) und der Volumenphase (Schmelzhaftung,
„Kaltverschweißen“) weiter verstärkt und führt zur Sinterhalsbildung. Solche
Sinterbrückenbindungen können schon bei normalen Umgebungstemperaturen