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先进陶瓷的烧结机理

内容导读:1.烧结定义 粉料成型后形成了具有一定外形的坯体,此时坯体内包含大量气体(35%~60%),而颗粒之间处于点接触。 带牙陶瓷水嘴 2 . 与烧结有关的概念 (1)烧成与烧结烧成是将硅酸盐制品
1.烧结定义
粉料成型后形成了具有一定外形的坯体,此时坯体内包含大量气体(35%~60%),而颗粒之间处于点接触。

带牙陶瓷水嘴
2 . 与烧结有关的概念
(1)烧成与烧结烧成是将硅酸盐制品在一定条件下进行热处理,使之发生一系列物理化学变化,形成预期的矿物组成和显微结构,从而达到固定外形并获得所要求性能的工序。
(2)熔融和烧结  熔融和烧结这两个过程都是由原子热振动引起的,但熔融时全部组元都转变为液相,而烧结时至少有一组元处于固态。
(3)固相反应和烧结  这两个过程的相同之处是均在低于材料熔点或熔融温度之下进行,并且过程的始终都至少有一相是固态。

3.烧结过程推动力
粉末状物料经压制成型后,颗粒之间仅仅是点接触,可以不通过化学反应而紧密结合成坚硬的物体,这一过程必然有一推动力在起作用。根据近代烧结理论的研究认为:粉状物料的表面能大于多晶烧结体的晶界能,这就是烧结的推动力。粉体经烧结后,系统降低能量,晶界能取代了表面能,这是多晶材料稳定存在的原因。

4.烧结过程中的物质传递
烧结过程除了要有推动力外,还必须有物质的传递过程,这样才能使气孔逐渐得到填充,使坯体由疏松变得致密。许多学者对烧结过程中物质传递方式和机理进行了研究,提出的观点有,①蒸发和凝聚传质;②扩散传质;③黏滞流动与塑性流动传质;④溶解和沉淀。实际上烧结过程中的物质传递现象很复杂,不可能是一种机理在起作用。实际在烧结过程中可能有几种传质机理在起作用,但在一定条件下某种机理会占主导地位,当条件改变了,起主导作用的机理也会随之改变。
(1)蒸发一凝聚传质
在高温过程中,由于固体颗粒表面曲率不同,必然在系统的不同部位蒸气压也不同,于是通过气相有一种传质趋势,质点通过气相蒸发,再凝聚实现质点的传质而促进烧结。
(2)扩散传质
扩散传质是指质点(或空位)借助于浓度梯度推动而迁移的传质过程。
(3)流动传质
液相烧结的基本原理与固相烧结有类似之处,推动力都是表面能,烧结过程也是由颗粒重排、气孔填充晶粒生长等阶段组成。
a.黏性流动传质  
在液相烧结时,液相含量很高,由于高温下黏性液体出现牛顿型流动而产生的传质称为黏性流动传质。
b.塑性流动传质
当高温下坯体中液相含量减小,而固相含量增加时,这时烧结传质不能看成是牛顿型流体,而是属于塑性流动的流体,过程的推动仍然是表面能。
(4)溶解-沉淀传质
在有固、液两相的烧结中,固、液两相之间发生如下传质过程:细小颗粒(其溶解度较高)以及一般颗粒的表面凸起来部分溶解进入液相,并通过液相转移到粗颗粒表面(这里溶解度较低)而沉淀下来。
 

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