燒結基礎知識

1、1第九章第九章 燒燒 結結 2 主要內容主要內容 1、燒結推動力及模型、燒結推動力及模型 2、固相燒結和液相燒結過程中的、固相燒結和液相燒結過程中的四種基本傳質四種基本傳質 產(chǎn)生的原因產(chǎn)生的原因、條件、特點和動力學方程條件、特點和動力學方程。 3、燒結過程中、燒結過程中晶粒生長與二次再結晶的控制晶粒生長與二次再結晶的控制。 4、影響燒結的因素。、影響燒結的因素。3 第一節(jié)第一節(jié) 概述概述 燒結過程是一門古老的工藝?，F(xiàn)在，燒結過燒結過程是一門古老的工藝?，F(xiàn)在，燒結過程在許多工業(yè)部門得到廣泛應用，如陶瓷、耐火程在許多工業(yè)部門得到廣泛應用，如陶瓷、耐火材料、粉末冶金、超高溫材料等生產(chǎn)過程中都含材料、

2、粉末冶金、超高溫材料等生產(chǎn)過程中都含有燒結過程。有燒結過程。燒結的目的是把粉狀材料轉變?yōu)橹聼Y的目的是把粉狀材料轉變?yōu)橹旅荏w。密體。 研究物質在燒結過程中的各種物理化學變化。研究物質在燒結過程中的各種物理化學變化。對指導生產(chǎn)、控制產(chǎn)品質量，研制新型材料顯得對指導生產(chǎn)、控制產(chǎn)品質量，研制新型材料顯得特別重要。特別重要。 4 一、燒結的定義及指標一、燒結的定義及指標 定義定義1:壓制成型后的粉狀物料在低于熔點的壓制成型后的粉狀物料在低于熔點的高溫作用下、通過坯體間顆粒相互粘結和物高溫作用下、通過坯體間顆粒相互粘結和物質傳遞，氣孔排除，體積收縮，強度提高、質傳遞，氣孔排除，體積收縮，強度提高、逐漸變

3、成具有一定的幾何形狀和堅固整體的逐漸變成具有一定的幾何形狀和堅固整體的致密化過程。致密化過程。物理性質物理性質變化：變化：V 、氣孔率、氣孔率 、強度、強度 、 致密度致密度 缺點缺點：只描述宏觀變化，未揭示本質。：只描述宏觀變化，未揭示本質。 5定義定義2:在表面張力作用下的擴散蠕變。在表面張力作用下的擴散蠕變。 優(yōu)點：優(yōu)點：揭示了本質。揭示了本質。 缺點缺點：未描述宏觀：未描述宏觀物理性質物理性質變化。變化。 6 燒結的指標燒結的指標 燒結收縮率燒結收縮率強度強度實際密度實際密度/理論密度理論密度吸水率吸水率氣孔率等氣孔率等7二、燒結分類二、燒結分類 按照燒結時是否出現(xiàn)液相，可將燒結分為兩

4、類：按照燒結時是否出現(xiàn)液相，可將燒結分為兩類： 固相燒結固相燒結液相燒結液相燒結燒結溫度下基本上無液相出燒結溫度下基本上無液相出現(xiàn)的燒結，如高純氧化物之現(xiàn)的燒結，如高純氧化物之間的燒結過程。間的燒結過程。有液相參與下的燒結，如多組有液相參與下的燒結，如多組分物系在燒結溫度下常有液相分物系在燒結溫度下常有液相出現(xiàn)。出現(xiàn)。近年來，在研制特種結構材料和功能材料的同時，產(chǎn)近年來，在研制特種結構材料和功能材料的同時，產(chǎn)生了一些新型燒結方法。如熱壓燒結，放電等離子體生了一些新型燒結方法。如熱壓燒結，放電等離子體燒結，微波燒結等。燒結，微波燒結等。8圖圖1 熱壓爐熱壓爐9圖圖2 放電等離子體燒結爐（放電等離

5、子體燒結爐（SPS）10圖圖3 氣壓燒結爐（氣壓燒結爐（GPS）11圖圖4 微波燒結爐微波燒結爐12燒結燒結材料性質材料性質 結構結構化學組成、礦物組成化學組成、礦物組成顯微結構顯微結構晶粒尺寸分布晶粒尺寸分布氣孔尺寸分布氣孔尺寸分布晶界體積分數(shù)晶界體積分數(shù)改變改變目的目的：粉狀物料變成致密體。：粉狀物料變成致密體。陶瓷、耐火材料、粉沫冶金、超高溫材料陶瓷、耐火材料、粉沫冶金、超高溫材料現(xiàn)代無機材料現(xiàn)代無機材料 如：功能瓷：熱、聲、光、電、磁、生物特性。如：功能瓷：熱、聲、光、電、磁、生物特性。 結構瓷：耐磨、彎曲、濕度、韌性結構瓷：耐磨、彎曲、濕度、韌性應用應用13如何改變材料性質：如何改變

6、材料性質： 1、)f(G21- 斷裂強度斷裂強度晶粒尺寸晶粒尺寸G 強度強度 2、氣孔、氣孔 強度強度(應力集中點應力集中點)； 透明度透明度(散射散射)； 鐵電性和磁性。鐵電性和磁性。14收縮收縮a收縮收縮b收縮收縮無氣孔的無氣孔的多晶體多晶體c說明：說明：a: 顆粒聚焦顆粒聚焦b: 開口堆積體中顆開口堆積體中顆 粒中心逼近粒中心逼近c: 封閉堆積體中顆封閉堆積體中顆 粒中心逼近粒中心逼近燒結現(xiàn)象示意圖燒結現(xiàn)象示意圖燒結現(xiàn)象燒結現(xiàn)象15燒結過程中性質的變化燒結過程中性質的變化16三、燒結過程推動力三、燒結過程推動力 粉狀物料的表面自由焓粉狀物料的表面自由焓 多晶燒結體的晶界自由焓多晶燒結體的

7、晶界自由焓 粉體顆料尺寸很小，比表面積大，具有較高的表面粉體顆料尺寸很小，比表面積大，具有較高的表面能，即使在加壓成型體中，顆料間接面積也很小，總表能，即使在加壓成型體中，顆料間接面積也很小，總表面積很大而處于較高能量狀態(tài)。根據(jù)最低能量原理，它面積很大而處于較高能量狀態(tài)。根據(jù)最低能量原理，它將自發(fā)地向最低能量狀態(tài)變化，使系統(tǒng)的表面能減少。將自發(fā)地向最低能量狀態(tài)變化，使系統(tǒng)的表面能減少。燒結是一個自發(fā)的不可逆過程，系統(tǒng)表面燒結是一個自發(fā)的不可逆過程，系統(tǒng)表面能降低是推動燒結進行的基本動力。能降低是推動燒結進行的基本動力。 17molGm/mol200G -/g1 G 1幾萬卡幾萬卡一般化學反應一

8、般化學反應卡卡石英石英卡卡材料燒結材料燒結 結論結論：由于燒結推動力與相變和化學反應的能量相比，：由于燒結推動力與相變和化學反應的能量相比， 很小，因而不能自發(fā)進行很小，因而不能自發(fā)進行，必須加熱必須加熱!* 燒結能否自發(fā)進行？燒結能否自發(fā)進行？18SVGB 表表面面能能晶晶界界能能SV GB例例： Al2O3 : 兩者差別較大，易燒結；兩者差別較大，易燒結； 共價化合物如共價化合物如Si3N4、SiC、AlN 難燒結。難燒結。*燒結難易程度的判斷：燒結難易程度的判斷：愈小愈易燒結，反之難燒愈小愈易燒結，反之難燒 結。結。19*推動力與顆粒細度的關系：推動力與顆粒細度的關系： 顆粒堆積后，有很

9、多細小氣孔彎曲表面由于表面顆粒堆積后，有很多細小氣孔彎曲表面由于表面張力而產(chǎn)生壓力差，張力而產(chǎn)生壓力差，/r2P 當當為為球球形形： )1r1(P 21r 當當非非球球形形： 結論結論：粉料愈細，由曲率而引起的燒結推動力愈大：粉料愈細，由曲率而引起的燒結推動力愈大!20四、燒結模型四、燒結模型 1945年以前：年以前：粉體壓塊粉體壓塊 1945年后，年后，G.C.Kuczynski (庫津斯基庫津斯基)提出：提出：雙球模型雙球模型 中中心心距距不不變變中中心心距距縮縮短短rxVrxArx2/2/4322 rxVrxArx4/2/4/4322 rxVrxArx2/2/432 21 對對 象：象：

10、 單一粉體的燒結。單一粉體的燒結。主要傳質方式：主要傳質方式：氣相傳質（蒸發(fā)凝聚）氣相傳質（蒸發(fā)凝聚）擴散傳質擴散傳質流動傳質流動傳質溶解和沉淀溶解和沉淀第二節(jié)第二節(jié) 燒結機理燒結機理 22 由于顆粒表面各處的曲率不同，按開爾文公由于顆粒表面各處的曲率不同，按開爾文公式可知，各處相應的蒸氣壓大小也不同。故質點式可知，各處相應的蒸氣壓大小也不同。故質點容易從高能階的凸處（如表面）蒸發(fā)，然后通過容易從高能階的凸處（如表面）蒸發(fā)，然后通過氣相傳遞到低能階的凹處氣相傳遞到低能階的凹處(如頸部）凝結，使顆如頸部）凝結，使顆粒的接觸面增大，顆粒和空隙形狀改變而使成型粒的接觸面增大，顆粒和空隙形狀改變而使成

11、型體變成具有一定幾何形狀和性能的燒結體。體變成具有一定幾何形狀和性能的燒結體。這一這一過程也稱蒸發(fā)過程也稱蒸發(fā)-冷凝冷凝。 （一）氣相傳質（蒸發(fā)凝聚傳質）（一）氣相傳質（蒸發(fā)凝聚傳質）23存在范圍存在范圍：在高溫下蒸汽壓較大的系統(tǒng)。硅酸鹽材料不多：在高溫下蒸汽壓較大的系統(tǒng)。硅酸鹽材料不多見。見。 rxP 根據(jù)開爾文公式：根據(jù)開爾文公式：)11(ln01xdRTMPP 傳質原因傳質原因：曲率差別產(chǎn)生：曲率差別產(chǎn)生 P條件條件：液相易揮發(fā)，顆粒足夠：液相易揮發(fā)，顆粒足夠小，小，r 10 m定量關系定量關系： P 表面張力能使凹、凸表面處的蒸氣壓表面張力能使凹、凸表面處的蒸氣壓P分別低于和高于平分別

12、低于和高于平面表面處的蒸氣壓面表面處的蒸氣壓Po， 表面凹凸不平的固體顆粒，其凸處呈正壓，凹處呈負表面凹凸不平的固體顆粒，其凸處呈正壓，凹處呈負壓，故存在著使物質自凸處向凹處遷移。壓，故存在著使物質自凸處向凹處遷移。24 （二）擴散傳質（二）擴散傳質 擴散傳質是指質點擴散傳質是指質點(或空位或空位)借助于濃度梯度推動借助于濃度梯度推動而遷移的傳質過程。而遷移的傳質過程。對象對象：多數(shù)固體材料，：多數(shù)固體材料，液相不易揮發(fā)，液相不易揮發(fā)，其蒸汽壓低。其蒸汽壓低。*表面張力是如何成為這種擴散的動力？表面張力是如何成為這種擴散的動力？1、表面張力引起應力分布的不均勻、表面張力引起應力分布的不均勻 由

13、于頸部有一個曲率為由于頸部有一個曲率為的凹形曲面，的凹形曲面，就使得頸部在張力的作用下并使在該曲面就使得頸部在張力的作用下并使在該曲面之內有一個負的附加壓強（之內有一個負的附加壓強（為張應力）。為張應力）。這必然引起兩顆粒接觸處有一個壓應力（這必然引起兩顆粒接觸處有一個壓應力（x）。）。分別表示為分別表示為 和和 。FxF25 為了定量分析應力，將頸部單獨取出放大，頸部應力為了定量分析應力，將頸部單獨取出放大，頸部應力模型見下圖。模型見下圖。(見書圖見書圖3-3-5) 26)1x1( ,x說明：頸部應力主要由說明：頸部應力主要由可可以以忽忽略略不不計計。產(chǎn)產(chǎn)生生，xF F(張應力張應力)2 理

14、理想想狀狀況況靜壓力靜壓力2 實實際際狀狀況況顆粒尺寸、形狀、堆積方式不同，顆粒尺寸、形狀、堆積方式不同， 頸頸部形狀不規(guī)則部形狀不規(guī)則接觸點局部產(chǎn)生剪應力接觸點局部產(chǎn)生剪應力晶界滑移，顆粒重排晶界滑移，顆粒重排 密度密度 ，氣孔率，氣孔率 (但顆粒形狀不變，氣孔不可能完全消但顆粒形狀不變，氣孔不可能完全消除。除。)頸部應力頸部應力272 有應力存在時空位形成所需的有應力存在時空位形成所需的附加功附加功 ./ tE(有張應力時有張應力時) ./ cE(有壓應力時有壓應力時)空位形成能空位形成能：無應力時：無應力時： EV .EE )(VV ：接接觸觸點點壓壓應應力力區(qū)區(qū) .EE )(VV ：頸

15、頸表表面面張張應應力力區(qū)區(qū)結論結論：張應力區(qū)空位形成能：張應力區(qū)空位形成能無應力區(qū)無應力區(qū)C0C2 1C 2C )空位擴散空位擴散：優(yōu)先優(yōu)先由頸表面由頸表面接觸點；接觸點； 其次其次由頸表面由頸表面內部擴散內部擴散原子擴散原子擴散：與空位擴散：與空位擴散方向方向相反，相反，擴散終點：頸部擴散終點：頸部。擴散途徑擴散途徑：(參見圖參見圖3-3-6) 表面擴散：表面擴散：沿著顆粒表面進行；沿著顆粒表面進行； 界面擴散：界面擴散：沿著兩顆粒之間的界面進行；沿著兩顆粒之間的界面進行； 體積擴散：體積擴散：在晶格內部進行。在晶格內部進行。 不管擴散途徑如何，擴散終點一致，即頸部是空位濃不管擴散途徑如何，

16、擴散終點一致，即頸部是空位濃度最多的部位。因此隨著燒結的進行，頸部加粗，兩顆度最多的部位。因此隨著燒結的進行，頸部加粗，兩顆粒之間的中心距逐漸縮短，陶瓷坯體同時在收縮。粒之間的中心距逐漸縮短，陶瓷坯體同時在收縮。31（三）流動傳質（三）流動傳質 這是指在表面張力作用下通過變形、流動引起這是指在表面張力作用下通過變形、流動引起的物質遷移。屬于這類機理的有粘性流動和塑性流的物質遷移。屬于這類機理的有粘性流動和塑性流動。動。*粘性流動傳質粘性流動傳質 ： 在高溫下有固體物質在表面張力的作用下發(fā)生在高溫下有固體物質在表面張力的作用下發(fā)生類似液態(tài)物質的粘性流動。類似液態(tài)物質的粘性流動。 這種粘性流動服從

17、牛頓型粘性流動液體的一般這種粘性流動服從牛頓型粘性流動液體的一般關系式關系式 （3-3-8） xvSF32*塑性流動傳質塑性流動傳質： 如果表面張力足以使晶體產(chǎn)生位錯，這時質如果表面張力足以使晶體產(chǎn)生位錯，這時質點通過整排原子的運動或晶面的滑移來實現(xiàn)物質點通過整排原子的運動或晶面的滑移來實現(xiàn)物質傳遞，這種過程稱塑性流動?？梢娝苄粤鲃邮俏粋鬟f，這種過程稱塑性流動?？梢娝苄粤鲃邮俏诲e運動的結果。與粘性流動不同，塑性流動只有錯運動的結果。與粘性流動不同，塑性流動只有當作用力超過固體屈服點時才能產(chǎn)生，其流動服當作用力超過固體屈服點時才能產(chǎn)生，其流動服從賓漢從賓漢(Bingham)型物體的流動規(guī)律即，型

18、物體的流動規(guī)律即， 式中，式中，是是被燒結晶體的被燒結晶體的極限剪切力。極限剪切力。xvSF（3-3-9）33 機理：機理：在有液相參與的燒結中，在有液相參與的燒結中，兩顆兩顆粒間的液相利用表面張力把它們拉近拉緊，粒間的液相利用表面張力把它們拉近拉緊，于是在兩顆粒接觸處受到很大的壓力，從于是在兩顆粒接觸處受到很大的壓力，從而顯著提高這部分固體在液相中的溶解度。而顯著提高這部分固體在液相中的溶解度。受壓部分在液相中溶解使液相變得飽和，受壓部分在液相中溶解使液相變得飽和，然后在非受壓部位沉淀下來，直至晶體長然后在非受壓部位沉淀下來，直至晶體長大和獲得致密的燒結體，即大和獲得致密的燒結體，即“溶解溶

19、解-沉淀沉淀”過程。過程。（四）溶解和沉淀（四）溶解和沉淀34液相多液相多固相在液相內有顯著的可溶性固相在液相內有顯著的可溶性液體潤濕固相液體潤濕固相2、推動力：表面能、推動力：表面能 顆粒之間形成的顆粒之間形成的毛細管力。毛細管力。r2VL P實驗結果實驗結果：0.11 m的顆粒中間充滿硅的顆粒中間充滿硅酸鹽液相，其酸鹽液相，其 P = 1.2312.3MPa。 毛細管力造成的燒結推動力很大毛細管力造成的燒結推動力很大!1、條件：、條件：35第三節(jié)第三節(jié)燒結過程動力學燒結過程動力學一、燒結初期的動力學研究一、燒結初期的動力學研究1、燒結模型：相接觸的等徑雙球、燒結模型：相接觸的等徑雙球（1）

20、中心距不變的雙球模型）中心距不變的雙球模型 頸部體積頸部體積（2）中心距縮小的雙球模型）中心距縮小的雙球模型 頸部體積頸部體積注意：注意：)hr3(h322xv2r2xx2v42對于中心距縮短的雙球模型，對于中心距縮短的雙球模型，中間的兩球交叉部分發(fā)球頸中間的兩球交叉部分發(fā)球頸部，這是和中心距不變模型部，這是和中心距不變模型區(qū)別之處。區(qū)別之處。36 球形顆粒接觸面積頸部生長速率（頸部增長率關系式球形顆粒接觸面積頸部生長速率（頸部增長率關系式31323/122/32/302/3.)23(tdTRPMrx 討論討論：1、x/r t1/3 ，證明初期，證明初期x/r 增大很快，增大很快， 但時間延長

21、，很快停止。但時間延長，很快停止。 說明說明：此類傳質不能靠延長時間達到燒結。：此類傳質不能靠延長時間達到燒結。trx2、溫度、溫度 T 增加，有利于燒結。增加，有利于燒結。3、顆粒、顆粒粒度粒度 ，愈小燒結速率愈大。，愈小燒結速率愈大。4、特點：燒結時頸部擴大，氣孔形狀改變，但雙球之間中心、特點：燒結時頸部擴大，氣孔形狀改變，但雙球之間中心距不變，因此距不變，因此坯體不發(fā)生收縮，密度不變坯體不發(fā)生收縮，密度不變。2、各種傳質機理的燒結初期動力學公式、各種傳質機理的燒結初期動力學公式（1）氣相傳質）氣相傳質-蒸發(fā)凝聚的動力學公式蒸發(fā)凝聚的動力學公式根據(jù)根據(jù)燒結的模型燒結的模型(雙球模型雙球模型

22、中心距不變中心距不變) 蒸發(fā)凝聚機理蒸發(fā)凝聚機理(凝聚速率頸部體積增加凝聚速率頸部體積增加)37（2）擴散傳質擴散傳質的動力學公式的動力學公式初期：初期：表面擴散顯著表面擴散顯著。 (因為表面擴散溫度因為表面擴散溫度 自由表面或大顆粒自由表面或大顆粒 兩個部位產(chǎn)生化學位梯度兩個部位產(chǎn)生化學位梯度 物質遷移。物質遷移。Kingery模型：模型：31343/11002tr)RTKVbDCK3(rhLL當當T、r一定一定：31KtLL 式中：式中：h：中心距收縮距離；：中心距收縮距離；：液氣相表面張力；：液氣相表面張力；D：被溶解物質在液相中的擴散系數(shù)；：被溶解物質在液相中的擴散系數(shù)；b：顆粒間的液

23、膜厚度；：顆粒間的液膜厚度；C0：平表面晶體在液相中的溶解度；：平表面晶體在液相中的溶解度；V0：液相的摩爾體積；：液相的摩爾體積；r：顆粒起始半徑；：顆粒起始半徑；t：燒結時間：燒結時間（3-3-43）（3-3-42）44 由以上分析可知：由以上分析可知：顆粒重排階段的相對收縮顆粒重排階段的相對收縮與時間與時間1次方近似成比例，而溶解次方近似成比例，而溶解-沉淀階段則相沉淀階段則相對收縮與時間的對收縮與時間的1/3次方成比例。次方成比例。 一般在燒結過程中先進行顆粒重排，溶解一般在燒結過程中先進行顆粒重排，溶解-沉淀階段稍后，之后至達燒結中期，在溶解沉淀階段稍后，之后至達燒結中期，在溶解-沉

24、沉淀階段結束后，進入燒結末期。此時形成了一個淀階段結束后，進入燒結末期。此時形成了一個含有許多閉口氣孔的燒結體。若要繼續(xù)致密化，含有許多閉口氣孔的燒結體。若要繼續(xù)致密化，則要依靠擴散傳質充填氣孔。則要依靠擴散傳質充填氣孔。452、燒結中、后期的動力學研究燒結中、后期的動力學研究（1）燒結各階段的特征）燒結各階段的特征 在燒結過程中，細小的顆粒之間首先形成晶界。在表面自在燒結過程中，細小的顆粒之間首先形成晶界。在表面自由焓的驅動下，物質通過不同的擴散途徑和機理向氣孔部位由焓的驅動下，物質通過不同的擴散途徑和機理向氣孔部位充填，逐步減少氣孔所占的體積充填，逐步減少氣孔所占的體積 ，擴大晶界的面積，

25、使材料，擴大晶界的面積，使材料致密化。致密化。 期間，連通的氣孔不斷縮小，兩顆粒之間的晶界與相鄰期間，連通的氣孔不斷縮小，兩顆粒之間的晶界與相鄰的晶界相遇，形成晶界網(wǎng)絡，晶界移動，晶粒逐步長大。其的晶界相遇，形成晶界網(wǎng)絡，晶界移動，晶粒逐步長大。其結果是氣孔縮小，直至氣孔成為孤立氣孔（分布于晶粒相交結果是氣孔縮小，直至氣孔成為孤立氣孔（分布于晶粒相交的晶界上）。的晶界上）。 在燒結末期，晶粒繼續(xù)均勻長大，若氣孔能隨著晶界一在燒結末期，晶粒繼續(xù)均勻長大，若氣孔能隨著晶界一起移動，則氣孔有可能完全排除，得到完全致密的多晶材料。起移動，則氣孔有可能完全排除，得到完全致密的多晶材料。此后，繼續(xù)在高溫下

26、燒結，就是單純的晶界移動，晶粒長大此后，繼續(xù)在高溫下燒結，就是單純的晶界移動，晶粒長大的過程了。的過程了。 注意，在燒結末期也可能出現(xiàn)氣孔遷移速率明顯低于晶注意，在燒結末期也可能出現(xiàn)氣孔遷移速率明顯低于晶界遷移速率的情況，這時氣孔脫離晶界，被包到晶粒中去。界遷移速率的情況，這時氣孔脫離晶界，被包到晶粒中去。這是不希望出現(xiàn)的不正常晶粒長大現(xiàn)象。這是不希望出現(xiàn)的不正常晶粒長大現(xiàn)象。46燒結過程的三個階段燒結初期燒結中期燒結后期坯體中顆粒重排，接觸處產(chǎn)生鍵合，坯體中顆粒重排，接觸處產(chǎn)生鍵合，空隙變形、縮?。创髿饪紫В??？障蹲冃?、縮?。创髿饪紫В２煌w粒間形成的頸部相互分開，不同顆粒間形成的

27、頸部相互分開，晶粒一般沒有長大趨勢。固晶粒一般沒有長大趨勢。固-氣總表氣總表面積沒有變化。面積沒有變化。時間較長。傳質開始，粒界增大，時間較長。傳質開始，粒界增大，此時顆粒的晶界已相互交接，成為此時顆粒的晶界已相互交接，成為晶界的網(wǎng)絡；空隙進一步變形、縮晶界的網(wǎng)絡；空隙進一步變形、縮小，但仍然連通，形如隧道，且一小，但仍然連通，形如隧道，且一般處于晶界上。般處于晶界上。傳質繼續(xù)進行，粒子長大，氣孔傳質繼續(xù)進行，粒子長大，氣孔變成孤立閉氣孔，彼此不連通，變成孤立閉氣孔，彼此不連通，密度達到密度達到90%或或95以上，制品強以上，制品強度提高。度提高。47（1）以擴散為機理的燒結過程動力學）以擴散

28、為機理的燒結過程動力學模型模型 此時顆粒不再是球形，而成多面體形，空隙也成有規(guī)律此時顆粒不再是球形，而成多面體形，空隙也成有規(guī)律的形狀。的形狀。 Coble 的的多面體模型多面體模型(十四面體十四面體)，就是就是截角八面體。截角八面體。堆積方式堆積方式頂點：頂點：四個晶粒交匯四個晶粒交匯邊：邊：三個晶粒交界線，相當于圓柱形氣孔通道，成為空位源三個晶粒交界線，相當于圓柱形氣孔通道，成為空位源擴散方式：擴散方式：圓柱形空隙圓柱形空隙晶粒接觸面晶粒接觸面空空 位位原原 子子48以擴散為機理的燒結中期動力學以擴散為機理的燒結中期動力學特點：特點：氣孔率降為氣孔率降為5，收縮率達，收縮率達8090。 原

29、因：顆粒粘結，頸部擴大，原因：顆粒粘結，頸部擴大， 氣孔形狀由不規(guī)則氣孔形狀由不規(guī)則 圓柱形管道，圓柱形管道， 且相互連通；且相互連通； 晶界開始移動；晶粒正常生長。晶界開始移動；晶粒正常生長。49) tt(KTLD17Pf33C自孔隙率孔隙率燒結時間燒結時間 根據(jù)建立的模型，燒結中期氣孔是圓柱形孔道，并處根據(jù)建立的模型，燒結中期氣孔是圓柱形孔道，并處于三個晶粒相交的晶界線上?？砂褕A柱形孔道作為空位源。于三個晶粒相交的晶界線上?？砂褕A柱形孔道作為空位源?？瘴粡倪@里向晶粒界面中心遷移，質點則反向擴散使坯體空位從這里向晶粒界面中心遷移，質點則反向擴散使坯體進一步致密化。進一步致密化。 設，空位從圓

30、柱形空隙向晶粒界面擴散是放射狀的。設，空位從圓柱形空隙向晶粒界面擴散是放射狀的。（3-3-49） 式中式中tf是為空隙完全消失所需的時間，是為空隙完全消失所需的時間，t是變量。當燒是變量。當燒結時間結時間t愈長，愈愈長，愈tf，則，則tft之差愈小，氣孔率之差愈小，氣孔率Pc也愈小，也愈小，制品愈致密。制品愈致密。 注意：注意：有不正常晶粒生長發(fā)生、氣孔完全孤立或存有不正常晶粒生長發(fā)生、氣孔完全孤立或存在界面擴散機制時，上式不適用。在界面擴散機制時，上式不適用。50特點：氣孔完全孤立，位于頂點，特點：氣孔完全孤立，位于頂點，晶粒已明顯長大，晶粒已明顯長大， 坯體收縮率達坯體收縮率達90100。

31、 ) tt(KTL2D6Pf33C自相相對對密密度度1.00.90.80.70 10 100 1000t(min)結論結論： 中期和后期燒中期和后期燒結過程無明顯差結過程無明顯差異。當溫度和顆異。當溫度和顆粒尺寸不變時，粒尺寸不變時，氣孔率與時間均氣孔率與時間均呈線性關系。呈線性關系。以擴散為機理的燒結末期動力學以擴散為機理的燒結末期動力學（3-3-50）51以粘滯流動為機理的燒結后期動力學以粘滯流動為機理的燒結后期動力學 以粘滯流動為機理的燒結系統(tǒng)，經(jīng)過一段時間燒結后形以粘滯流動為機理的燒結系統(tǒng)，經(jīng)過一段時間燒結后形成了上個含有許多閉口氣孔的燒結體，這標志著已進入了燒成了上個含有許多閉口氣孔

32、的燒結體，這標志著已進入了燒結后期。結后期。麥肯基粘性流動坯體內的收縮方程：麥肯基粘性流動坯體內的收縮方程：(近似法近似法)d1(r23dtdd總結總結：影響粘性流動傳質的：影響粘性流動傳質的三參數(shù)三參數(shù))(Tr 孤孤立立氣氣孔孔r 2 式中：式中：d：相對密度；：相對密度；r:起始顆粒半徑起始顆粒半徑上式表明：上式表明：粘度越小，物料粒度越細，燒結得粘度越小，物料粒度越細，燒結得越快。越快。52結果與討論結果與討論燒結的機理是復雜和多樣的，但都燒結的機理是復雜和多樣的，但都是以表面張力為動力的。應該指出，是以表面張力為動力的。應該指出，對于不同物料和燒結條件，這些過對于不同物料和燒結條件，這

33、些過程并不是并重的，往往是某一種或程并不是并重的，往往是某一種或幾種機理起主導作用。當條件改變幾種機理起主導作用。當條件改變時可能取決于另一種機理。時可能取決于另一種機理。 53第三節(jié)第三節(jié)燒結與陶瓷顯微結構的形成燒結與陶瓷顯微結構的形成 從晶粒長大、氣孔和晶界三個方面討論：從晶粒長大、氣孔和晶界三個方面討論：（一）晶粒長大（一）晶粒長大 定義：定義：材料熱處理時，無應變或幾乎無應變的材料熱處理時，無應變或幾乎無應變的材料中平均晶粒連續(xù)增長的過程。材料中平均晶粒連續(xù)增長的過程。 推動力推動力：基質：基質塑性變形所增加的能量塑性變形所增加的能量提供了使提供了使晶界移動和晶粒長大的足夠能量。晶界移

34、動和晶粒長大的足夠能量。 晶粒長大晶粒長大不是不是小晶粒相互粘結，小晶粒相互粘結，而是而是晶界移動晶界移動的結果；晶粒生長取決于的結果；晶粒生長取決于晶界移動的速率晶界移動的速率。541、單相體系、單相體系 原子從晶界的一邊擴散到晶界的另一邊，使部分晶?？s原子從晶界的一邊擴散到晶界的另一邊，使部分晶?？s小，另一部分晶粒長大，晶粒數(shù)逐步減少，平均晶粒尺寸不斷小，另一部分晶粒長大，晶粒數(shù)逐步減少，平均晶粒尺寸不斷增加。增加。動力動力：晶界曲面：晶界曲面兩邊的壓強差。兩邊的壓強差。 G差別使差別使晶界晶界向曲率中心向曲率中心移動；移動；同時小晶粒長大，同時小晶粒長大，界面能界面能 晶界結構晶界結構(

35、A)及原子躍遷的能量變化（及原子躍遷的能量變化（B）55)(exp)11(*21RTHRSrrRTVNhRTv 晶界移動速率：晶界移動速率： vTr T，則則，、rv（3-3-56） 說明晶粒長大速率隨溫度呈指數(shù)規(guī)律增加，因此溫度說明晶粒長大速率隨溫度呈指數(shù)規(guī)律增加，因此溫度控制很重要。為了獲得細晶粒，不能隨便提高燒成溫度?？刂坪苤匾?。為了獲得細晶粒，不能隨便提高燒成溫度。562、單相固溶體系、單相固溶體系 當添加雜質于基質中形成單相固溶體系時，由于當添加雜質于基質中形成單相固溶體系時，由于溶質溶質離子離子在在尺寸尺寸或或電價電價上的差異，它更傾向于上的差異，它更傾向于在晶界有較高的在晶界有較

36、高的濃度。濃度。 這種固溶雜質在晶界富集的現(xiàn)象（晶界偏析）對晶界這種固溶雜質在晶界富集的現(xiàn)象（晶界偏析）對晶界的確運動產(chǎn)生一定的牽制作用的確運動產(chǎn)生一定的牽制作用雜質牽制效應。雜質牽制效應。3、存在有二相物質的晶界體系、存在有二相物質的晶界體系 當晶界上有第二相包裹物存在時。它們對晶界的移動當晶界上有第二相包裹物存在時。它們對晶界的移動產(chǎn)生釘扎作用。產(chǎn)生釘扎作用。 原因：原因：晶界移動遇到包裹物時，為了通過它，界面能就晶界移動遇到包裹物時，為了通過它，界面能就降低，降低的量正比于包裹物的橫截面積降低，降低的量正比于包裹物的橫截面積 。通過障礙后，。通過障礙后，彌補界面又要付出能量，結果使界面繼

37、續(xù)前進能力減弱，彌補界面又要付出能量，結果使界面繼續(xù)前進能力減弱，界面變得平直。當晶界前進的驅動力和第二相物質造成的界面變得平直。當晶界前進的驅動力和第二相物質造成的阻力相當時，晶界移動即停止。坯體的晶粒尺寸達到一種阻力相當時，晶界移動即停止。坯體的晶粒尺寸達到一種穩(wěn)定狀態(tài)。穩(wěn)定狀態(tài)。57界面界面通過通過夾雜夾雜物時物時形狀形狀變化變化584、存在可移動的二相質點的晶界體系、存在可移動的二相質點的晶界體系 晶界上有氣孔存在的體系。晶界上有氣孔存在的體系。 氣孔和晶界可以相互作用，可以移動；有時晶界移動速率氣孔和晶界可以相互作用，可以移動；有時晶界移動速率受氣孔移動速率控制。受氣孔移動速率控制。

38、 設晶界移動速率為設晶界移動速率為vb，氣孔移動速率為，氣孔移動速率為vp，界面的遷移率，界面的遷移率為為Bp，數(shù)量為，數(shù)量為N，晶界移動的驅動力，晶界移動的驅動力Fb。燒結中期：燒結中期：氣孔較多，牽制晶界移動氣孔較多，牽制晶界移動 ，此時：，此時： vb= FbBp/ N （3-3-57）燒結后期：燒結后期： 當溫度控制適當，當溫度控制適當，vb=vp時，晶界帶動氣孔以正常移動，時，晶界帶動氣孔以正常移動，使氣孔一起保持在晶界上，氣孔可以利用晶界作為空位傳遞的使氣孔一起保持在晶界上，氣孔可以利用晶界作為空位傳遞的快速通道逐步減少以至消失?？焖偻ǖ乐鸩綔p少以至消失。 若溫度控制不當，由于晶界

39、移動速度隨溫度呈指數(shù)增加，若溫度控制不當，由于晶界移動速度隨溫度呈指數(shù)增加，導致導致vb大于大于vp，晶界越過氣孔，氣孔包入晶粒內部，使排除困，晶界越過氣孔，氣孔包入晶粒內部，使排除困難。難。59氣孔向前運動的方式有：氣孔向前運動的方式有： 依賴于表面擴散把前表面的物質遷移到后表面； 依賴于物質通過晶格的擴散； 依賴于物質的氣相傳遞。605、含有連續(xù)第二相的體系、含有連續(xù)第二相的體系 連續(xù)第二相的體系：連續(xù)第二相的體系：當燒結時出現(xiàn)液相，當燒結時出現(xiàn)液相，它和固相的潤濕性很好，在高溫下形成復蓋它和固相的潤濕性很好，在高溫下形成復蓋于晶粒上的液膜，在晶界上出現(xiàn)一個連續(xù)的于晶粒上的液膜，在晶界上出

40、現(xiàn)一個連續(xù)的第二相薄膜網(wǎng)絡。第二相薄膜網(wǎng)絡。 在有連續(xù)液相存在條件下的晶粒長大，在有連續(xù)液相存在條件下的晶粒長大，其其驅動力驅動力來源于來源于液相兩邊晶界曲率不同所造液相兩邊晶界曲率不同所造成的化學位梯度成的化學位梯度，小晶粒表面的原子通過液，小晶粒表面的原子通過液相擴散到大晶粒上使之長大。對于總液相量相擴散到大晶粒上使之長大。對于總液相量恒定的情況，晶粒長大規(guī)律和單相固溶體的恒定的情況，晶粒長大規(guī)律和單相固溶體的情況相似。情況相似。61（二）氣孔（二）氣孔 氣孔是陶瓷顯微結構的重要組成部分。有些陶氣孔是陶瓷顯微結構的重要組成部分。有些陶瓷要求存在氣孔，但對氣孔尺寸和分布都有較瓷要求存在氣孔，

41、但對氣孔尺寸和分布都有較嚴格的要求；而另一些陶瓷材料則要求氣孔越嚴格的要求；而另一些陶瓷材料則要求氣孔越少越好。如何控制？主要有：少越好。如何控制？主要有：1、減少原始氣孔率，加速燒結過程中氣孔的填、減少原始氣孔率，加速燒結過程中氣孔的填充速率。充速率。 加速晶格擴散和晶界擴散是提高對氣孔填加速晶格擴散和晶界擴散是提高對氣孔填充速率的關鍵。如提高升溫速率。充速率的關鍵。如提高升溫速率。2、減緩晶界遷移速率、減緩晶界遷移速率vb，保持，保持vb=vp ，即晶界和，即晶界和氣孔不分離。氣孔不分離。 如加添加劑。如加添加劑。3、防止不正常晶粒長大（又稱二次再結晶）。、防止不正常晶粒長大（又稱二次再結

42、晶）。62二次再結晶二次再結晶概念概念： 當正常晶粒生長由于當正常晶粒生長由于氣孔等阻礙氣孔等阻礙而而停止時，在均勻基相中少數(shù)大晶粒停止時，在均勻基相中少數(shù)大晶粒在在界面能界面能作用下向鄰近小晶粒曲率作用下向鄰近小晶粒曲率中心推進，而使大晶粒成為二次再中心推進，而使大晶粒成為二次再結晶的核心，晶結晶的核心，晶 粒迅速長大。粒迅速長大。 推動力推動力：大、小晶粒表面能的不同。：大、小晶粒表面能的不同。 二次再結晶二次再結晶 晶粒長大晶粒長大 不均勻生長不均勻生長 均勻生長均勻生長不符合不符合Dl=d/f 符合符合Dl=d/f 氣孔被晶粒包裹氣孔被晶粒包裹 氣孔排除氣孔排除 界面上有應力界面上有應

43、力 界面無應力界面無應力比較比較63晶粒異常長大的根源：晶粒異常長大的根源：控制溫度控制溫度(抑制晶界移動速率抑制晶界移動速率)；起始粉料粒度起始粉料粒度細而均勻細而均勻；加入少量加入少量晶界移動抑制劑晶界移動抑制劑。 3 6 10 30 60 100100603010631起始粒度起始粒度最后晶粒與起始最后晶粒與起始晶粒尺寸的比例晶粒尺寸的比例起始顆粒大小；起始顆粒大?。黄鹗剂６炔痪鶆?；起始粒度不均勻；燒結溫度偏高；燒結溫度偏高；燒結速率太快；燒結速率太快；成型壓力不均勻；成型壓力不均勻；有局部不均勻液相。有局部不均勻液相。采取措施：采取措施：4、采用熱壓燒成方法、采用熱壓燒成方法 熱壓燒成

44、：熱壓燒成：在燒結過程中加上一定的外加壓力。在燒結過程中加上一定的外加壓力。 熱壓燒成由于施加了外力，致密化的驅動力加大，可完全排熱壓燒成由于施加了外力，致密化的驅動力加大，可完全排除氣孔，得到具有理論密度的陶瓷制品。除氣孔，得到具有理論密度的陶瓷制品。64（三）晶界（三）晶界 晶界的性質及對材料性能的影響。晶界的性質及對材料性能的影響。 晶界本身就是陶瓷顯微結構的組成部分，常常晶界本身就是陶瓷顯微結構的組成部分，常常對材料性能起關鍵作用對材料性能起關鍵作用。 晶界在燒結中的應用：晶界在燒結中的應用：65第五節(jié)第五節(jié) 影響燒結的因素影響燒結的因素 影 響 因 素燒結溫度和燒結時間燒結溫度和燒結

45、時間物料影響物料影響其它因素的影響其它因素的影響66一、燒結溫度和保溫時間一、燒結溫度和保溫時間lgD高溫高溫低溫低溫1/TDSDV擴散系數(shù)與溫度的關系擴散系數(shù)與溫度的關系結論：結論：高溫短時間高溫短時間燒結是制造致密陶瓷材料的好方法。但燒燒結是制造致密陶瓷材料的好方法。但燒 成制度的確定必須綜合考慮。成制度的確定必須綜合考慮。67燒結溫度和熔點的關系燒結溫度和熔點的關系 泰曼指出，純物質的燒結溫度泰曼指出，純物質的燒結溫度Ts與其溶點與其溶點Tm有有如下近似關系：如下近似關系：金屬粉末金屬粉末TsTs（0.30.30.40.4）TmTm無機鹽類無機鹽類Ts0.57TmTs0.57Tm硅酸鹽類

46、硅酸鹽類TsTs（0.80.80.90.9）TmTm實驗表明，物料開始燒結溫度常與其質點開始明實驗表明，物料開始燒結溫度常與其質點開始明顯遷移的溫度一致。顯遷移的溫度一致。 68 延長燒結時間一般都會不同程度地促使燒延長燒結時間一般都會不同程度地促使燒結完成，但對粘性流動機理的燒結較為明顯，結完成，但對粘性流動機理的燒結較為明顯，而對體積擴散和表面擴散機理影響較小。然而對體積擴散和表面擴散機理影響較小。然而在燒結后期，不合理地延長燒結時間，有而在燒結后期，不合理地延長燒結時間，有時會加劇二次再結晶作用，反而得不到充分時會加劇二次再結晶作用，反而得不到充分致密的制品。致密的制品。 減少物料顆粒度

47、則總表面能增大因而會有減少物料顆粒度則總表面能增大因而會有效加速燒結，這對于擴散和蒸發(fā)一冷凝機理效加速燒結，這對于擴散和蒸發(fā)一冷凝機理更為突出。更為突出。 69 但是，在實際燒結過程中，除了上述這些直但是，在實際燒結過程中，除了上述這些直接因素外，尚有許多間接的因素，例如通過接因素外，尚有許多間接的因素，例如通過控制物料的晶體結構、晶界、粒界、顆粒堆控制物料的晶體結構、晶界、粒界、顆粒堆積狀況和燒結氣氛以及引入微量添加物等，積狀況和燒結氣氛以及引入微量添加物等，以改變燒結條件和物料活性，同樣可以有效以改變燒結條件和物料活性，同樣可以有效地影響燒結速度。地影響燒結速度。 70（二）物料活性的影響

48、（二）物料活性的影響燒結是基于在表面張力作用下的物質遷移燒結是基于在表面張力作用下的物質遷移而實現(xiàn)的。因此可以通過降低物料粒度來而實現(xiàn)的。因此可以通過降低物料粒度來提高活性，但單純依靠機械粉碎來提物料提高活性，但單純依靠機械粉碎來提物料分散度是有限度的，并且能量消耗也多。分散度是有限度的，并且能量消耗也多。于是開始發(fā)展用化學方法來提高物料活性于是開始發(fā)展用化學方法來提高物料活性和加速燒結的工藝，即活性燒結。和加速燒結的工藝，即活性燒結。二、物料影響二、物料影響（一）原始粉料粒度（一）原始粉料粒度(細而均勻細而均勻)71活性氧化物通常是用其相應的鹽類熱分解制活性氧化物通常是用其相應的鹽類熱分解制

49、成的。實踐表明，采用不同形式的母鹽以及成的。實踐表明，采用不同形式的母鹽以及熱分解條件，對所得氧化物活性有著重影響。熱分解條件，對所得氧化物活性有著重影響。72因此，合理選擇分解溫度很重要，一般說來對因此，合理選擇分解溫度很重要，一般說來對于給定的物料有著一個最適宜的熱分解溫度。于給定的物料有著一個最適宜的熱分解溫度。溫度過高會使結晶度增高、粒徑變大、比表面溫度過高會使結晶度增高、粒徑變大、比表面活性下降；溫度過低則可能因殘留有未分解的活性下降；溫度過低則可能因殘留有未分解的母鹽而妨礙顆粒的緊密充填和燒結。母鹽而妨礙顆粒的緊密充填和燒結。73 （三）添加物的影響三）添加物的影響 實踐證明，少量

50、添加物常會明顯地改變燒結速度，但對其作用機理的實踐證明，少量添加物常會明顯地改變燒結速度，但對其作用機理的了解還是不充分的。許多試驗表明，以下的作用是可能的。了解還是不充分的。許多試驗表明，以下的作用是可能的。 (1)與燒結物形成固溶體與燒結物形成固溶體兩者離子產(chǎn)生的晶格畸變程度越大，越有利于燒結。兩者離子產(chǎn)生的晶格畸變程度越大，越有利于燒結。 例例：Al2O3中加入中加入3Cr2O3可在可在1860燒結；燒結； 當加入當加入12TiO2只需在約只需在約1600就能致密化。就能致密化。 當添加物能與燒結物形成固溶體時，將使晶格畸變而得到活化。故可降當添加物能與燒結物形成固溶體時，將使晶格畸變而

51、得到活化。故可降低燒結溫度，使擴散和燒結速度增大，這對于形成缺位型或間隙型固溶體低燒結溫度，使擴散和燒結速度增大，這對于形成缺位型或間隙型固溶體尤為強烈。尤為強烈。74 例如在例如在Al2O3燒結中，通常加入少量燒結中，通常加入少量Cr2O3或或TiO2促進燒結，就是因為促進燒結，就是因為Cr2O3與與Al2O3中正離中正離子半徑相近，能形成連續(xù)固溶體之故。當加入子半徑相近，能形成連續(xù)固溶體之故。當加入TiO2時促進燒結溫度可以更低，因為除了時促進燒結溫度可以更低，因為除了Ti4+離子與離子與Cr3+大小相同，能與大小相同，能與Al2O3固溶外，還固溶外，還由于由于Ti4+離子與離子與Al3+

52、電價不同，置換后將伴隨電價不同，置換后將伴隨有正離子空位產(chǎn)生，而且在高溫下有正離子空位產(chǎn)生，而且在高溫下Ti4+可能轉可能轉變成半徑較大的變成半徑較大的Ti3+從而加劇晶格畸變，使活從而加劇晶格畸變，使活性更高；故能更有效地促進燒結。性更高；故能更有效地促進燒結。75 圖圖15 添加添加TiO2對對Al2O3燒結時的擴散系數(shù)的影響燒結時的擴散系數(shù)的影響相對燒結過程的擴散系數(shù)相對燒結過程的擴散系數(shù)76 (2)阻止晶型轉變阻止晶型轉變 有些氧化物在燒結時發(fā)生晶型轉變并伴有較大有些氧化物在燒結時發(fā)生晶型轉變并伴有較大體積效應，這就會使燒結致密化發(fā)生困難，并容體積效應，這就會使燒結致密化發(fā)生困難，并容

53、易引起坯體開裂；這肘若能選用適宜的掭加物加易引起坯體開裂；這肘若能選用適宜的掭加物加以抑制，即可促進燒結。以抑制，即可促進燒結。例：例：ZrO2中加入中加入5CaO。77(3)抑制晶粒長大抑制晶粒長大 由于燒結后期晶粒長大，對燒結致密化有重要由于燒結后期晶粒長大，對燒結致密化有重要柞用；但若二次再結晶或間斷性晶粒長大過快，柞用；但若二次再結晶或間斷性晶粒長大過快，又會因晶粒變粗、晶界變寬而出現(xiàn)反致密化現(xiàn)象又會因晶粒變粗、晶界變寬而出現(xiàn)反致密化現(xiàn)象并影響制品的顯微結構。這時，可通過加入能抑并影響制品的顯微結構。這時，可通過加入能抑制晶粒異常長為的添加物來促進致密化進程。制晶粒異常長為的添加物來促

54、進致密化進程。 但應指出，由于晶粒成長與燒結的關系較為復但應指出，由于晶粒成長與燒結的關系較為復雜，正常的晶粒長大是有益的，要抑制的只是二雜，正常的晶粒長大是有益的，要抑制的只是二次再結晶引起的異常晶粒長大；因此并不是能抑次再結晶引起的異常晶粒長大；因此并不是能抑制晶粒長大的添加物都會有助于燒結。制晶粒長大的添加物都會有助于燒結。 78 (4)產(chǎn)生液相產(chǎn)生液相 在液相中擴散傳質阻力小，流動傳質速度快，降低了燒結在液相中擴散傳質阻力小，流動傳質速度快，降低了燒結溫度和提高了坯體的致密度。溫度和提高了坯體的致密度。 例例：制：制95Al2O3材料，加入材料，加入CaO、SiO2， 當當CaO:Si

55、O2=1時，產(chǎn)生液相在時，產(chǎn)生液相在1540即可燒結。即可燒結。 已經(jīng)指出，燒結時若有適當?shù)囊合?，往往會大大促進顆粒重已經(jīng)指出，燒結時若有適當?shù)囊合?，往往會大大促進顆粒重排和傳質過程。添加物的另一作用機理，就在于能在較低溫度下排和傳質過程。添加物的另一作用機理，就在于能在較低溫度下產(chǎn)生液相以促進燒結。液相的出現(xiàn)，可能是添加物本身熔點較低；產(chǎn)生液相以促進燒結。液相的出現(xiàn)，可能是添加物本身熔點較低；也可能與燒結物形成多元低共熔物。也可能與燒結物形成多元低共熔物。79 但值得指出；能促進產(chǎn)生液相的添加物。并不都會促進燒結。但值得指出；能促進產(chǎn)生液相的添加物。并不都會促進燒結。例如對例如對Al2O3，

56、即使是少量堿金屬氧化物也會嚴重阻礙其燒結。，即使是少量堿金屬氧化物也會嚴重阻礙其燒結。這方面的機理尚不清楚。此外，尚應考慮到液相對制品的顯微這方面的機理尚不清楚。此外，尚應考慮到液相對制品的顯微結構及性能的可能影響。因此，合理選樣添加物常是個重要的結構及性能的可能影響。因此，合理選樣添加物常是個重要的課題。課題。（5）、外加劑）、外加劑(適量適量)起擴大燒結范圍的作用起擴大燒結范圍的作用 例例：在鋯鈦酸鉛材料中加入在鋯鈦酸鉛材料中加入適量適量La2O3和和Nb2O5， 可使燒結范圍由可使燒結范圍由2040 增加到增加到80。（6）外加劑與燒結主體形成化合物）外加劑與燒結主體形成化合物 抑制晶界移動。抑制晶界移動。 例例：燒結透明：燒結透明Al2O3時，加入時，加入MgO或或MgF2,形成形成MgAl2O4 。80（一）氣氛的影響（一）氣氛的影響(擴散控制因素、氣孔內氣體的擴散和溶擴散控制因素、氣孔內氣體的擴散和溶解能力解能力) 氧化氣氛：陽離子擴散氧化氣氛：陽離子擴散 還原氣氛：陰離子擴散還原氣氛：陰離子擴散 中性氣氛中性氣氛 實際生產(chǎn)中?？梢袁F(xiàn)，有些物料的燒結過程對氣體介質十實際生產(chǎn)中?？梢袁F(xiàn)，有些物料的燒結