1.烧结:粉末或非致密性物料经加热到低于其熔点的一定范围内,发生颗粒粘结、结构致密性增加,晶粒长大,强度和化学稳定性提高等物理变化,成为坚实集合体的过程,其中无液相时为固相烧结,有少量液相时为液相烧结。 烧结包含的主要物理过程:
2、 坯体中气孔率达35~60%,颗粒间点接触或没有接触; 随着温度升高,颗粒间接触面积增大→颗粒聚集(a)→颗粒中心靠近(b);逐渐形成晶界→气孔变形,晶粒变形→气孔收缩,坯体收缩,气体排除;连通气孔→孤立的封闭气孔,直至绝大部分气体被排除。
3、烧结是一个物理过程,没有化学反应发生。随着烧结过程的完成,坯体表现为体积收缩、气孔率下降、致密、强度增加、电阻率减小等。 4.烧结与烧成
烧成—包括物料的预热、脱水、分解、多相反应、熔融、溶解、烧结等多种物理和化学变化;
烧结—仅指粉料经加热而致密化的简单物理过程,是烧成过程的一部分。
5.烧结与熔融
相同点:都是在高温下原子热振动引起。
不同点:熔融通过质点迁移其间距增大,并且全部组元都处于液态;烧结时质点间距变小,且至少有一相是固相;
6.烧结与固相反应
相同点:二个过程开始进行的温度都远低于熔融温度,在Tamman温度开始,并且过程自始至终至少有一相是固态; 不同点:固相反应是一化学反应过程,至少有二组元参加,并发生化学反应最后形成化合物;
烧结是一物理过程,可以是单组元或二组元,组元间不发生化学反应。
7.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,晶界能取代了表面能,这是多晶材料稳定存在的原因。
固态烧结
主要传质方式有:蒸发-凝聚;扩散传质;塑性流变。 一、蒸发-凝聚传质
这种传质过程仅仅在高温下蒸气压较大的系统内进行。 质点从凸表面蒸发向凹表面(颈部)迁移、凝聚,使颈部逐渐被填充。 蒸发-凝聚传质的特点:
颈部区域扩大;颗粒形状改变为椭圆;气孔形状改变;但颗粒间中心距不变,即坯体不收缩。 二.扩散传质
在大多数固体材料中,由于高温下蒸气压低,则传质更易通过固态内质点扩散过程来进行。
σ≈-/ρ (ρ曲率半径 表面能)
晶粒中心靠近机理:空位由浓度高的区域向浓度低的区域迁移,即由颈部表面→颈部中心(颗粒内部)迁移;
质点作反方向迁移,即由颈部中心(颗粒内部)→颈部表面迁移。结果使颗粒中心距离缩短。
空位由颈部表面向颈部中心和颗粒内部迁移;质点反向迁移,使气孔不断填充。
三个阶段的特点分别是什么?
液相烧结与固相烧结的共同点是:烧结的推动力都是表面能。烧结过程也是由颗粒重排、气孔充填和晶粒生长等阶段组成。
液相烧结与固相烧结的不同点是:流动传质速率比扩散传质快,因而液相烧结致密化速率高,可在较低温度下获得致密的烧结体。
1.发生溶解-沉淀传质的条件: (1)有足够的液相量;
(2)固相在液相内有显著的可溶性; (3)液相能润湿固相。
影响烧结的因素