可以形成连续固溶体.ppt

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1、第十二章陶瓷烧结原理与技术关于烧结机理若干问题：1．陶瓷的烧结定义？2．陶瓷烧结过程及要弄清的几个要点是什么？3．陶瓷烧结推动力的来源？4．烧结为什么要加热进行？5．为什么烧结过程的物质传递总是向颗粒与颗粒点接触的颈部方向移动？6．烧结过程的物质传质机构有哪些？7．界面的形成？粒界移动与晶粒长大？平直晶界与120°角的诞生？8．固相反应和固相烧结的区别？9.烧结与烧成的区别?10.烧成制度曲线的制定?11．何谓二次重结晶？是利是害？12.各种烧成方法的特点与特色?1．烧结的定义粉末经过成型，在烧结炉中当加热到一定温度后便开始收缩，在低于熔

2、点温度下即变成致密的、坚硬的烧结体，这种过程称为“烧结”。图14-1为烧结现象的示意图。2．烧结阶段生胚:陶瓷生坯颗粒之间呈点接触。烧结前期:高温时物质通过不同的扩散途径向颗粒间的颈部和气孔部位填充，使颈部渐渐长大，颗粒间接触界面扩大，使气孔缩小、致密化程度提高，孤立的气孔布于晶粒相交的位置上，坯体的密度超过理论密度的90%。烧结后期：随着晶界上的物质继续向气孔扩散填充，使致密化继续进行，晶粒继续均匀长大，气孔随晶界一起移动，直至获得致密化的陶瓷材料，。另外，不同形状的晶界，移动的情况也各不相同，弯曲的晶界总是向曲率中心移动。曲率半径愈小

3、，移动就愈快。在烧结后期晶粒生长在过程中，出现气孔迁移速率显著低于晶界迁移速率的现象，这时气孔脱开晶界，被包裹到晶粒内。Atommovementinliquidphasesintering.3．烧结过程中的物质传递烧结过程是一个物质的传递过程，通常物质传递方式有以下四种，烧结过程中物质传递的方式和机理列于表14-1。蒸发和凝聚传质（气相）扩散传质（固相）粘性和塑性流动传质溶解-沉淀传质（液相）蒸发和凝聚传质(气相）:由于颗粒表面曲率有差异，各部位蒸气压不同，物质从蒸气压高处蒸发而凝聚到蒸气压低处.扩散传质（固相）:晶体的晶格中缺位或空位的

4、浓度存在差异时，物质就会由缺陷浓度大的部位定向扩散到浓度部位.由于在颈部、晶界表面和晶粒间存在空位浓度梯度，烧结过程中空位向体内移动,则物质通过体扩散、表面扩散和晶界扩散向颈部作定向传递粘性和塑性流动传质高温下某些晶粒具有牛顿型液体的粘性流动，使相邻晶粒中心互相逼近，晶粒间产生粘合作用形成封闭气孔，封闭气孔由于粘性流动密实化，产生粘性流动传质；高温下坯体中固相含量较高，会产生塑性流动传质.溶解-沉淀传质（液相）:固相分散于液相中，细小颗粒（其溶解度高）或颗粒表面的凸起部分溶解进入液相，并通过液相转移到另一粗颗粒表面（其溶解度低）而沉淀下来

5、，直至晶粒长大一定的液相量，固相被液相润湿，固相在液相中有适当的溶解度4．烧结过程中物质移动的推动力粉末物料在烧结过程中有一种推动力在起作用，这个推动力就是过剩粉末体的表面能下降。烧结为什么要加热进行？陶瓷粉体的表面能在数百至上千焦/摩之间，与化学反应过程能量变化（可达几至几十万焦/摩）相比，这个烧结推动力实在是很小的。因此烧结不能自动进行，必须对粉体施以高温，才能促使粉体越过能垒转变为烧结体。陶瓷烧结能垒示意图陶瓷胚体陶瓷烧结体烧结势垒烧结推动力自由能烧成制度烧成制度包括温度制度（指升温速度、烧成温度、保温时间及冷却速度、气氛制度和压力

6、制度，表14-3列出烧成制度的变化对产品性能的影响，实际生产中还要考虑窑炉加热类型、内部结构和装窑方式等。烧成制度曲线烧成制度对产品性能的影响升温速度:漫速升温，其抗张强度比快速升温的坯体增加，并且气孔率低。尤其是在排胶阶段和大件制品。烧成温度:直接影响晶粒尺寸、液相的组成和数量以及气孔的形貌和数量。过高的烧成温度使陶瓷的晶粒过大或少数晶粒猛长，破坏组织结构的均匀性和致密性；过低的烧成温度则使陶瓷不易致密化。保温时间:指在高温下保持得时间,它能促进新型陶瓷致密化,但过长的保温可使晶体过分长大或发生二次重结晶。降温速度:缓慢冷却收缩率大，相

7、对气孔率小,残留应力小。对于某些新型陶瓷，由于急冷（甚至是淬火急冷）能防止某些化合物的分解、固溶体的脱溶及粗晶的形成，故能提高产品的电气性能,但热应力大。气氛制度:分为还原气氛（如氢气或含氢气气氛）、中性（如氮气）和惰性（如氩气）及普通气氛（空气）。在氧分压低的气氛中，如在氢气、一氧化碳、惰性气体或真空中烧成的，可得到良好的氧化物陶瓷烧结体。不同陶瓷性能要求不同气氛制度。压力制度:参见热压烧结烧成与烧结的区别烧成：除了包括烧结过程外，还包括其它物理化学过程。烧结：仅指陶瓷致密化过程，包括均匀细致的晶粒尺寸和低气孔率。影响烧结的主要因素1．

8、粉料的粒度粉料粒度愈细，活性愈高，增加了烧结推动力，缩短了原子扩散距离，提高了颗粒在液相中的溶解度。烧结温度可相应降低150～300℃。但是颗粒细，表面活性强，可吸附大量气体或离子，如CO32