基于固固转变的材料制备.pptx

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1、第三讲基于固相—固相转变的材料制备基于固相—固相转变的材料制备方法依赖于原料中原子或离子的长程扩散，所以需要在高温下才能进行，反应速度很慢。但它仍是制备固体材料，尤其是多晶粉末和陶瓷的主要手段之一。第三讲基于固相—固相转变的材料制备固相反应法制备粉末陶瓷成型和烧结高压制备第三讲基于固相—固相转变的材料制备3.1固相反应法制备粉末固相反应法的原料和产物都是固体。原料以几微米或更粗的颗粒状态相互接触、混合。固相反应分为产物成核和生长两部分。通常，产物和原料的结构有很大的不同，成核是很困难的。第三讲基于固相—固相转变的材料制备成核总是在原料颗粒

2、相互接触的表面发生。成核后，产物的生长是依靠扩散来进行的。成核发生在颗粒接触的表面，生长过程中，在产物和原料的两个界面上分别发生如下反应：3BaO+Ti4+-2Ba2+→BaTiO33TiO2+2Ba2+-Ti4+→2BaTiO3当在两反应颗粒之间所形成的产物层达到一定厚度后，进一步反应将依赖一种或几种反应物通过产物层的扩散而得以进行，这种物质的输运过程可能通过晶体晶格内部、表面、晶界、位错或裂缝进行。第三讲基于固相—固相转变的材料制备在固相反应中，控制反应速度的不仅是化学反应本身，反应体系中物质和能量的输运速率也将影响反应速度。因为成核

3、总是在表面发生，而相同质量的固体表面积随颗粒尺寸的减小迅速增加。因此，为了加快反应速度，需使粉粒尽量细化，或适当加压，以增加反应物接触的表面。第三讲基于固相—固相转变的材料制备固体反应一般原理固体原料混合物以固体形式直接反应过程是制备多晶固体（即粉末）最为广泛应用的方法。固体混合物在室温下经历一段时间，并没有明显的反应发生。为使反应以显著速度发生，通常必须将它们加热至很高温度，一般在1000～1500℃。这表明热力学和动力学两种因素在固体反应中都极为重要：热力学通过考察一个特定反应的自由能来判断该反应能否发生，动力学因素则决定反应进行的速

4、率。第三讲基于固相—固相转变的材料制备固体反应发生的同时，常常伴随着出现固相烧结和重结晶。烧结是指晶粒之间粘接合并的现象；重结晶是原料和产物各自产生晶粒粗化。烧结和重结晶必然要增加原子扩散的难度，不利于反应的进行。这时就需要进行机械粉碎，使之细化，然后再次反应，直到反应完全。第三讲基于固相—固相转变的材料制备3.2陶瓷成型与烧结成型是将制备好的坯料，用各种不同的方法制成具有一定形状和尺寸的坯体（生坯）的过程。成型需满足的要求：1．坯体应符合产品所要求的生坯形状和尺寸（应考虑收缩）。2．坯体应具有相当的机械强度，以便于后续工序的操作。3．坯

5、体结构均匀，具有一定的致密度。4．成型过程适合于多、快、好、省的组织生产。第三讲基于固相—固相转变的材料制备从工艺上讲，根据坯料的性能和含水量的不同，陶瓷的成型方法可分为三类：注浆成型、可塑成型和压制成型第三讲基于固相—固相转变的材料制备一.注浆成型1.注浆成型是将原料配制成浆料，注入模具中成型的一种方法。目前，将所有基于坯料具有一定液态流动性的成型方法统归为注浆成型。2.工艺过程：将制备好的坯料泥浆注入多孔性模型内，由于多孔性模型的吸水性，泥浆在贴近模壁的一侧被模子吸水而形成一均匀的泥层，并随时间的延长而加厚，当达到所需厚度时，将多余的

6、泥浆倾出，最后该泥层继续脱水收缩而与模型脱离，从模型取出后即为毛坯。第三讲基于固相—固相转变的材料制备3.工艺特点：4.基本注浆成型方法1）适于成型各种产品，形状复杂、不规则、薄、体积较大而且尺寸要求不严的器物，如花瓶、汤碗、椭圆形盘、茶壶等。2）坯体结构均匀，但含水量大且不均匀，干燥与烧成收缩大。1）空心注浆法（单面注浆）draincasting2）实心注浆(双面注浆)solidcasting5.强化注浆成型方法（注浆方法的改进）在注浆过程中人为地施加外力，加速注浆过程的进行，使吸浆速度和坯体强度得到明显改善的方法。1）真空注浆2）离心

7、注浆3）压力注浆4）热浆注浆5）电泳成型6.热压铸成型1）制备蜡浆定义：将含有石蜡的浆料在一定的温度和压力下注入金属模中，待坯体冷却凝固后再进行脱模的成型方法。主要工序：制备蜡浆、坯体浇注成型、排蜡（1）蜡浆由粉料、塑化剂、表面活性剂组成。（2）混料方式a.将石蜡加热熔化，粉料倒入，边加热边搅拌。b.粉料加热后倒入石蜡熔液，边加边搅拌。(3)设备：快速和蜡机、慢速和蜡机然后将料浆倒入容器中，凝固后制成蜡板，备用。(4)料浆的性能指标稳定性、可铸性、收缩率2）热压铸成型工艺主要工艺参数：(1)蜡浆温度。60～75℃，温度升高，则蜡浆的粘度下

8、降，坯体致密，但冷却收缩相应大。温度过低，则易出现欠注、皱纹等缺陷。(2)钢模温度。决定坯体冷却凝固的速度。一般为20～30℃。(3)成型压力。与浆桶深度、料浆性能有关。压力升高，坯体的致密度