材料化學(xué)綜合實驗講義

1、實驗一、材料拉伸強度的測試拉伸試驗是指在承受軸向拉伸載荷下測定材料特性的試驗方法。利用拉伸試驗得到的數(shù)據(jù)可以確定材料的彈性極限、伸長率、彈性模量、比例極限、面積縮減量、拉伸強度、屈服點、屈服強度和其它拉伸性能指標。從高溫下進行的拉伸試驗可以得到蠕變數(shù)據(jù)。金屬拉伸試驗的步驟可參見ASTM E-8標準。塑料拉伸試驗的方法參見ASTM D-638標準、D-2289標準（高應(yīng)變率）和D-882標準（薄片材）。ASTM D-2343標準規(guī)定了適用于玻璃纖維的拉伸試驗方法；ASTM D-897標準中規(guī)定了適用于粘結(jié)劑的拉伸試驗方法；ASTM D-412標準中規(guī)定了硬橡膠的拉伸試驗方法。一 、實驗?zāi)康?#1

2、60;1、了解材料力學(xué)測試所需試樣的制備；2、了解拉伸力學(xué)試驗機的測量原理；3、了解拉伸試驗過程及注意事項三 、實驗原理    為了便于比較實驗結(jié)果，試樣必須按國家標準 GB22876中的有關(guān)規(guī)定做成標準比例試件，即    圓形截面試件    l0 =10d0       (長試件)             

3、       l0 =5 d0       (短試件)    矩形截面試件  l0 =11.3     (長試件)                   l0 =5.65    (短試件)  

4、   式中: l0 為試件的初始計算長度(即試件的標距);  A0為試件的初始截面面積; d0為試件在標距內(nèi)的初始直徑。     常用的試樣如圖（1-3）所示，金屬拉伸試件通常制成圖1和圖2的標準試件，高分子材料拉伸試樣通常采用圖2和圖3的標準試樣。     圖1 圓形截面試樣  圖2 矩形截面試樣1圖3 矩形截面試樣2拉伸實驗是測定材料力學(xué)性能的一個最基本的實驗，是了解材料力學(xué)性能最全面，最方便的實驗。在拉伸試驗過程中，利用實驗機的自動繪圖裝置可繪出材料的拉伸圖，圖4a為塑

5、性材料的拉伸圖, 圖4b為脆性材料的拉伸圖。由于試件在開始受力時，其兩端的夾緊部分在試驗機的夾頭內(nèi)有一定的滑動，故繪出的拉伸圖最初一段是曲線。圖4 試件拉伸圖對于塑性材料，從拉伸圖中可看出材料的屈服載荷Ps，故材料的屈服極限s=P/A0     試件拉伸達到最大載荷之前，在標距范圍內(nèi)的變形是均勻的。從最大載荷開始，試件產(chǎn)生頸縮，截面迅速變細，載荷也隨之減小。取試樣最大載荷Pb，則材料的強度極限b=Pb/A0    試件斷列后，將試件的斷口對齊，測量出斷裂后的標距l(xiāng)1和斷口處的直徑d1 ，則材料的延伸率和截

6、面收縮率分別為：     和 式中，l0 , A0分別為試驗前的標距和橫截面面積； l1 , A1分別為試驗后的標距和斷口處的橫截面面積。    如果斷口不在試件距中部的三分之一區(qū)段內(nèi)，則應(yīng)按國家標準規(guī)定采用斷口移中法來計算試件拉斷后的標距l(xiāng)1 。其具體方法是：試驗前先在試件的標距內(nèi)，用刻線器刻劃等間距的標點或圓周11個，即將標距長度分為10等份。試驗后將拉斷的試件斷口對齊，如圖5所示，以斷口O為起點，在長段上取基本等于短段的格數(shù)得B點當長段所余格數(shù)為偶數(shù)時，如圖5（a）所示，則取所余格數(shù)的一半得C點，于是l1AB

7、+2BC    若長段所余格數(shù)為奇數(shù)時，如圖5（b）所示，可在長段上取所余格數(shù)減之半得C點，再取所余格數(shù)加之半得C1點，于是l1ABBCBC1    圖5 斷口移中當斷口非常接近試件兩端部，而與其端部的距離等于或小于直徑的兩倍時，需重作試驗 二、實驗內(nèi)容1.觀察材料在拉伸過程中的各種現(xiàn)象（包括屈服，強化和頸縮等現(xiàn)象），特別是外力和變形間的關(guān)系，并繪制拉伸圖。 2.測定材料的強度極限b，對于塑性材料還需測定屈服極限s，延伸率和斷面收縮率。      

8、;  3.觀察斷口，比較不同材料拉伸破壞特點。本實驗測試橡膠的拉伸特性。三、實驗設(shè)備和材料    實驗設(shè)備：萬能材料實驗機，沖片機，啞鈴型試樣制樣機，游標卡尺圖6拉伸試驗機實驗材料：橡膠    四、試驗方法和步驟（一）塑性材料的拉伸試驗1.準備試件。用刻線器在原始標距 范圍內(nèi)刻劃圓周線或打點，將標距內(nèi)分為等長的10格。用游標卡尺在試件原始標距內(nèi)的兩端及中間處兩個相互垂直的方向上各測一次直徑，取其算術(shù)平均值作為該處截面的直徑，然后選用三處截面直徑的最小值來計算試件的原始截面面積A。（取三位有效數(shù)字

9、）。2.調(diào)整試驗機。 熟悉萬能試驗機的操作規(guī)程和原理，根據(jù)材料的抗拉強度b和原始橫截面面積估算試件的最大載荷。開動試驗機，使工作臺上升10mm左右，以消除工作臺系統(tǒng)自重的影響。調(diào)整好自動繪圖裝置。3.裝夾試件。先將試件裝夾在上夾頭內(nèi)，再將下夾頭移動到合適的夾持位置，最后夾緊試件下端。注意：試樣不可一次夾緊，應(yīng)在預(yù)拉一次后再夾緊。4.檢查與試車。請實驗指導(dǎo)教師檢查以上步驟完成情況。開動試驗機，預(yù)加少量載荷（載荷對應(yīng)的應(yīng)力不能超過材料的比例極限），然后卸載到零，以檢查試驗機工作是否正常。5.進行試驗。開動試驗機，緩慢而均勻地加載，觀察繪圖裝置繪出 圖的情況。注意捕捉屈服荷載值，將其記錄下

10、來用以計算屈服點應(yīng)力值S,對于金屬材料，要注意觀察屈服階段的滑移現(xiàn)象。過了屈服階段，加載速度可以快些。將要達到最大值時，注意觀察“縮頸”現(xiàn)象。試件斷后立即停車，記錄最大荷載值。6.取下試件和記錄紙。7.用游標卡尺測量斷后標距。8.用游標卡尺測量縮頸處最小直徑d1。（二）脆性材料的拉伸試驗1.準備試件。除不必刻線或打小沖點外，其余都同塑性材料。2.調(diào)整試驗機和自動繪圖裝置，裝好試件，對以上工作進行檢查（與塑性材料拉伸試驗時的步驟相同）。3.進行實驗。開動試驗機，緩慢均勻地加載，直至試件被拉斷。關(guān)閉試驗機，記錄拉斷時的最大荷載值，取下試件和記錄紙。（三）結(jié)束實驗請指導(dǎo)教師檢查試驗記錄。將試驗設(shè)備、

11、工具復(fù)原，清理試驗場地。最后整理數(shù)據(jù)，完成試驗報告。（四）注意事項   （1）參看萬能材料試驗機的注意事項。   （2）試件安裝必須正確，防止試件偏斜、夾入部分過短等現(xiàn)象。   （3）試驗時聽見異常聲音或發(fā)生任何故障，應(yīng)立即停車，并馬上報告試驗指導(dǎo)教師。 五、試驗結(jié)果處理     整理試驗數(shù)據(jù)，記錄最大載荷和屈服載荷，繪出拉伸曲線，并按要求填寫試驗報告并寫出結(jié)論。    實驗二、材料彎曲強度的測試一、實驗?zāi)康?、 學(xué)

12、習(xí)、掌握微機控制電子萬能試驗機的使用方法及工作原理；2、 掌握三點彎曲法測定材料彎曲強度的方法、過程。二、實驗原理1、概念材料的彎曲試驗，也是材料機械性能試驗的基本方法之一。彎曲試驗主要用于測定脆性和低塑性材料(如鑄鐵、高碳鋼、工具鋼等)的抗彎強度并能反映塑性指標的撓度。彎曲試驗還可用來檢查材料的表面質(zhì)量。彎曲試驗在萬能材料試驗機上進行，有三點彎曲和四點彎曲兩種加載荷方式。試樣的截面有圓形和矩形，試驗時的跨距一般為直徑的10倍。對于脆性材料彎曲試驗一般只產(chǎn)生少量的塑性變形即可破壞，而對于塑性材料則不能測出彎曲斷裂強度，但可檢驗其延展性和均勻性展性和均勻性。塑性材料的彎曲試驗稱為冷彎試驗。試驗時

13、將試樣加載，使其彎曲到一定程度，觀察試樣表面有無裂縫。2、彎曲試驗特點與拉伸試驗相比，彎曲試驗有著以下幾個特點：（1）彎曲試驗試樣樣式簡單（圓形、方形、矩形三種），適用于測定加工不方便的脆性材料。（2）對脆性材料做拉伸試驗，其變形量很小。而彎曲試驗可以用撓度來表示脆性材料的塑性。（3）彎曲試驗時，截面上的應(yīng)力分布是表面上的應(yīng)力最大，因此其對材料表面缺陷反應(yīng)靈敏。（4）對于高塑性材料，彎曲試驗通常達不到其破壞程度，故一般不做彎曲強度試驗。（5）彎曲試驗操作比拉伸試驗要簡單方便。3、三點彎曲試驗裝置F圖2所示為三點彎曲試驗的示意圖。其中，F(xiàn)為所施加的彎曲力，Ls為跨距，f為撓度。FLs/2Ls/2

14、Ls/2Ls/2f圖1 三點彎曲試驗示意圖圖1 三點彎曲試驗示意圖4、彎曲彈性模量的測定（圖解法）：圖1 三點彎曲試驗示意圖圖1 三點彎曲試驗示意圖圖2 圖解法測定彎曲彈性模量通過配套軟件自動記錄彎曲力-撓度曲線（見圖2）。在曲線上讀取彈性直線段的彎曲力增量和相應(yīng)的撓度增量，按式（1）計算彎曲彈性模量，其中，I為試件截面對中性軸的慣性矩，。 （1）5、最大彎曲應(yīng)力的測定： （2）其中，為最大彎曲應(yīng)力，為最大彎曲力， 為試件的抗彎截面系數(shù)。三、實驗設(shè)備和材料1、微機控制電子萬能試驗機；游標卡尺。2、塑料板四、實驗試件實驗所用試件如下圖1所示，試件截面為矩形，其中，b為試件寬度，h為試件高度，L為

15、試件長度。hbL圖3 矩形截面試件五、實驗步驟及注意事項1、 試件準備：矩形橫截面試件應(yīng)在跨距的兩端和中間處分別測量其高度和寬度。取用三處寬度測量值的算術(shù)平均值和三處高度測量值的算術(shù)平均值，作為試件的寬度和高度。2、 試驗機準備：按試驗機計算機打印機的順序開機，開機后須預(yù)熱十分鐘才可使用。運行配套軟件,根據(jù)計算機的提示，設(shè)定試驗方案，試驗參數(shù)。3、 安裝夾具，放置試件：根據(jù)試樣情況選擇彎曲夾具，安裝到試驗機上，檢查夾具，設(shè)置好跨距，放置好試件。4、 開始試驗：點擊試驗部分里的新試驗，選擇相應(yīng)的試驗方案，輸入試件的尺寸。按運行命令按鈕，設(shè)備將按照軟件設(shè)定的試驗方案進行試驗。5、記錄數(shù)據(jù)：每個試件

16、試驗完后屏幕右端將顯示試驗結(jié)果。一批試驗完成后點擊“生成報告”按鈕將生成試驗報告。6、試驗結(jié)束：試驗結(jié)束后，清理好機器，關(guān)斷電源。六、實驗報告要求1、實驗數(shù)據(jù)及計算結(jié)果處理:材料試件寬度（b/mm）試件高度（h/mm）跨距(Ls)最大彎曲力（/kN）最大撓度（f/mm）彎曲彈性模量（/MPa）最大彎曲應(yīng)力(/MPa)低碳鋼2、繪制彎曲力-撓度曲線（F-f曲線）。實驗三金屬材料的拋光一、實驗?zāi)康?、了解材料試樣進行拋光的作用。2、掌握試樣拋光的技術(shù)。3、了解并掌握金相試樣的整個制備過程。二、實驗設(shè)備及試劑1、試樣拋光機2、金相試樣預(yù)磨機3、試樣切割機5、金相砂紙、拋光粉、拋光布、棉球。6、16

17、20號圓鋼和16灰鑄鐵三、金相試樣的制備在利用金相顯微鏡觀察、分析和研究金屬材料的顯微組織時，需要在該材料的典型的典型部位截取樣塊，然后經(jīng)過一系列的制備過程，制成符合要求的金相試樣。正確地檢驗和分析金屬的顯微組織，必須制備優(yōu)良的金相試樣。金相試樣制備過程包括：取樣、鑲嵌、磨制和拋光、浸蝕。1.取樣 取樣部位的選擇應(yīng)根據(jù)檢驗的目的選擇有代表性的區(qū)域，同時還應(yīng)考慮切取方法。切取試樣時，應(yīng)防止試樣過熱或變形。金屬樣品的尺寸一般在直徑12mm、厚度10mm左右為宜。取樣的方法：取樣的方法因為材料的性能不一樣，有硬有軟，所以取樣的方法也不一樣。軟材料可用鋸、車、銑、刨等來截取；對于硬的材料則用金相切割機

18、或線切割機床截取，切割時要用水冷卻，以免試樣受熱引起組織變化；對硬而脆的材料，可用錘擊碎，選取合適的試樣。試樣的大小以便于拿在手里磨制為宜，通常一般為12×15mm圓柱體或12×12×15mm正方體。取樣的數(shù)量應(yīng)根據(jù)工件的大小和檢驗的內(nèi)容取2-5個為宜。 2、鑲嵌：截取好的試樣有的過于細小或是薄片、碎片，不宜磨制或要求精確分析邊緣組織的試樣就需要鑲嵌成一定的形狀和大小。常用的鑲嵌方法有機械鑲嵌、塑料鑲嵌或環(huán)氧樹脂冷嵌。如圖1所示。機械鑲嵌：用不同的夾具將不同外形的試樣夾持。夾持時，夾具與試樣之間、試樣和試樣之間應(yīng)放上填片，填片應(yīng)采用硬度相近且電位高的金屬片，以免浸

19、蝕試樣時填片發(fā)生反應(yīng)，影響組織顯示。 塑料鑲嵌：是在專用鑲嵌機上進行，常用材料是電木粉，電木粉是一種酚醛樹脂，不透明，有各種不同的顏色。鑲嵌時在壓模內(nèi)加熱加壓，保溫一定時間后取出。優(yōu)點是操作簡單，成型后即可脫模，不會發(fā)生變形。缺點是不適合淬火件。 對于一些不能加熱和加壓的試樣可采用環(huán)氧樹脂冷嵌。圖1 金相試樣鑲嵌法3、磨光 磨制的目的是得到一個平整光滑的表面。磨光分粗磨和細磨。粗磨：一般材料可用砂輪機將試樣磨面磨平；軟材料可用銼銼平，磨時要用水冷卻以防止試樣受熱改變組織。不需要檢查表層組織的試樣要倒角倒邊。細磨：目的是消除粗磨留下的劃痕，為下一步的拋光作準備，細磨又分為手工細磨和機械細磨。手工

20、細磨：選用不同粒度的金相砂紙（180、240、400、600、800），由粗到細進行磨制。磨時將砂紙放在玻璃板上，手持試樣單方向向前推磨，切不可來回磨制，用力均勻，不宜過重。每換一號砂紙時，試樣磨面需轉(zhuǎn)90°，與舊劃痕垂直，以此類推，直到舊劃痕消失為止。試樣細磨結(jié)束后，用水將試樣沖洗干凈待拋。機械細磨：是在專用的機械予磨機上進行。將不同號的水砂紙剪成圓形，置于予磨機圓盤上，并不斷注入水，就可進行磨光，其方法與手工細磨一樣，即磨好一號砂紙后，再換另一號砂紙，試樣同樣轉(zhuǎn)90°，直到800號為止。 4、拋光 目的是去除試樣磨面上經(jīng)細磨留下的細微劃痕，使試樣磨面成為光亮無痕的鏡面。

21、 拋光有機械拋光、電解拋光、化學(xué)拋光。最常用的是機械拋光。機械拋光在金相拋光機上進行。拋光時，試樣磨面應(yīng)均勻的輕壓在拋光盤上。并將試樣由中心至邊緣移動。并做輕微移動。在拋光過程中要以量少次數(shù)多和由中心向外擴展的原則不斷加入拋光微粉乳液，拋光應(yīng)保持適當?shù)臐穸?，因為太濕降低磨削力，使試樣中的硬質(zhì)相呈現(xiàn)浮雕。濕度太小，由于摩擦生熱會使試樣生溫，使試樣產(chǎn)生晦暗現(xiàn)象，其合適的拋光濕度是以提起試樣后磨面上的水膜在35秒鐘內(nèi)蒸發(fā)完為準。拋光壓力不宜太大，時間不宜太長，否則會增加磨面的擾亂層。粗拋光可選用帆布、海軍呢做拋光織物，精拋光可選用絲絨、天鵝絨、絲綢做拋光織物。拋光前期拋光液的濃度應(yīng)大些，后期使用較稀

22、的，后用清水拋，直至試樣成為光亮無痕的鏡面，即停止拋光。用清水沖洗干凈后即可進行浸蝕。 常用的拋光微粉見表1 表1 常用的拋光微粉四、實驗步驟 1. 每個學(xué)生實驗前認真閱讀實驗指導(dǎo)書，明確實驗?zāi)康?、任?wù)。 2. 認真了解所使用的儀器型號，操作方法及注意事項。 3. 按實驗內(nèi)容拋光金屬試樣。 五、注意事項1、金相試片只應(yīng)在砂輪側(cè)面輕輕地磨制。當試片的厚度小于10mm時，應(yīng)在鑲嵌后再進行打磨。2、嚴禁在磨片機旋轉(zhuǎn)時更換砂紙、砂布。3、試片打磨，拋光時應(yīng)拿緊，并力求與磨面接觸平穩(wěn)。兩人不得同時在一個旋轉(zhuǎn)盤上操作。實驗四、金相試樣的組織分析一、實驗?zāi)康?、了解基本的金相組織分析方法，了解金相顯微鏡的使

23、用。2、正確地使用金相顯微鏡觀察和分析金屬的顯微組織。3、通過觀察不同鐵碳合金材料室溫下的組織形態(tài)，鞏固并加深對鐵碳相圖的認識和理解。二、實驗設(shè)備及試劑1、金相顯微鏡2、硝酸，酒精，棉球。3、已拋光16 20號圓鋼金相試樣和16灰鑄鐵試樣三、實驗原理（一）鐵碳合金概述1、鐵碳相圖鐵碳平衡相圖是研究鋼鐵材料性能、工藝及組織之間關(guān)系的基礎(chǔ)。鐵碳合金在平衡狀態(tài)時的組織是指緩慢冷卻后的組織，其相變過程均按照FeFe3C狀態(tài)進行。下圖為鐵碳狀態(tài)圖。鐵碳合金在室溫時組織的基本構(gòu)成成份可以為單相組織與復(fù)相組織兩種。1.1單相組織鐵素體及滲碳體（1）鐵素體（）：碳溶解在Fe中的間隙固溶體，其最大含量是0.02

24、%（727）而室溫時只能溶碳0.0008%。（2）滲碳體：是鐵和碳的化合物Fe3C，其含碳量為6.69%。1.2復(fù)相組織珠光體，萊氏體及變態(tài)萊氏體珠光體是鐵素體與滲碳體的機械混合物，通常呈層片狀組織，在一定溫度下等溫，也可形成球狀珠光體。珠光體是由含碳0.77%的奧氏體在727時所形成的共析體，其反應(yīng)如下A0.77DP（F0.0218+Fe3C）萊氏體是液態(tài)鐵碳合金發(fā)生共晶轉(zhuǎn)變形成的奧氏體和滲碳體所組成的共晶體，其含碳量為c4.3。當溫度高于727時，萊氏體由奧氏體和滲碳體組成，用符號Ld表示。在低于727時，萊氏體是由珠光體和滲碳體組成，用符號Ld表示，稱為變態(tài)萊氏體。因萊氏體的基體是硬而脆

25、的滲碳體，所以硬度高，塑性很差。 鐵素體 珠光體 珠光體 萊氏體2. 碳鋼在平衡狀態(tài)下的顯微組織根據(jù)鐵碳狀態(tài)圖，鋼的組織有三種類型。（1）亞共析鋼（C小于0.77%的鐵碳合金）：組織為鐵素體+珠光體。含碳量愈高，鐵素體的含量就愈少，珠光體的相對含量便愈大。如圖所示白色的鐵素體、黑色的珠光體（以下無特殊說明均為3%硝酸酒精溶液腐蝕）。按照FeFe3C圖用杠桿定律求出已知含C%的鋼所含鐵素體與珠光體的百分數(shù)。例如：0.2%C的鋼，其組織中珠光體、鐵素體的相對百分數(shù)如下：珠光體（%） 0.2/0.8=25%鐵素體（%） （0.8-0.2）/0.8=75%與此相反，我們也可以根據(jù)顯微鏡下看到的珠光體百

26、分數(shù)和鐵素體的百分數(shù)來估計鋼的含C量百分數(shù)。如組織中有60%面積為珠光體，40%面積為鐵素體，則鋼的含C量為：0.8×60%=0.48% 20 鋼 45 鋼60 鋼（2）共析鋼（0.77%C）：組織中為純珠光體，用光學(xué)顯微鏡觀察可看到黑白相間的層片組織。（3）過共析鋼（C大于0.77%）：組織為珠光體及二次滲碳體。Fe3C呈白色網(wǎng)狀分布，用特殊的苦味酸鈉水溶液侵蝕時，網(wǎng)狀Fe3C便被染成黑色，而珠光體呈白色。 3%硝酸酒精溶液腐蝕的T12鋼（×400） 熱苦味酸鈉溶液腐蝕的T12鋼（×400）3. 白口鑄鐵鑄鐵是含碳量大于2.11%的鐵碳合金，根據(jù)碳在鑄鐵中所處的

27、狀態(tài)不同，可分為三類：白口鑄鐵、灰口鑄鐵和麻口鑄鐵。白口鑄鐵中碳以Fe3C形式存在，其顯微組織中存在有萊氏體共晶組織。 亞共晶白口鑄鐵顯微組織 過共晶白口鑄鐵顯微組織（二）金相試樣的浸蝕1、浸蝕方法金相組織只有在浸蝕后才能看到，金相組織浸蝕的方法有化學(xué)浸蝕法，電解浸蝕法，物理浸蝕法。常用的是化學(xué)浸蝕法。 化學(xué)浸蝕法就是利用化學(xué)試劑對試樣表面進行溶解或電化學(xué)作用來顯示金屬的組織。純金屬及單相合金的浸蝕是一個化學(xué)溶解過程，因為晶界原子排列較亂，不穩(wěn)定，在晶界上的原子具有較高的自由能，晶界處就容易浸蝕而下凹，來自顯微鏡的光線在凹處就產(chǎn)生漫反射回不到目鏡中，晶界呈現(xiàn)黑色，見圖 2a。二相合金的浸蝕與純

28、金屬截然不同，它主要是一個電化學(xué)過程。因為不同的相具有不同的電位，當試樣浸蝕時，就形成許多微小的局部電池，具有較高負電位的一相為陽極被迅速溶解，而逐漸凹洼，具有較高正電位的一相為陰極，不被浸蝕，保持原有的平面，兩相形成的電位差越大，浸蝕速度越快，在光線的照射下，兩個相就形成了不同的顏色，凹洼的部分呈黑色，凸出的一相發(fā)亮呈白色，見圖1-2b。 圖1 單相合金和雙相合金浸蝕示意圖精拋后的的試樣，便可浸入盛有浸蝕劑的玻璃皿中進行浸蝕，浸蝕時，試樣可不時地輕微移動，但拋光面不可與皿底接觸。浸蝕劑一般采用4%硝酸酒精溶液。表1 常用的化學(xué)浸蝕劑2、浸蝕后，灰鑄鐵的組織形貌GB721687把灰鑄鐵的石墨形

29、狀分為六種。有的國家，如美國、德國等，則將其分為五種，沒有F形片狀石墨。                                            

30、                                                  

31、    B型C型A型                                        F型E型D型A型     片狀 

32、0;       片狀石墨均勻分布 B型     菊花狀       片狀與點狀石墨聚集成菊花狀分布C型     塊片狀       部分帶尖角塊狀、粗大片狀初生石墨及小片狀石墨D型     枝晶點狀     點、片狀枝晶間石墨呈無向分布E

33、型     枝晶片狀     短小片狀枝晶石墨呈方向分布F型     星狀         星狀（或蜘蛛狀）與短片狀石墨混合均勻分布灰鑄鐵的石墨長度等級(×100)4級(1225mm)3級(2550mm)2級(50100mm)1級(100mm)7級(1.53mm)8級(1.5mm)6級(36mm)5級(612mm)3、化學(xué)操作注意事項 (1) 試樣進行化學(xué)浸蝕時應(yīng)在專用的實驗臺上進行，對

34、有毒的試劑應(yīng)在抽風(fēng)櫥內(nèi)進行。 (2) 試樣浸蝕前應(yīng)清洗干凈，磨面上不允許有任何贓物以免影響浸蝕效果。 (3) 根據(jù)材料和檢驗要求正確選擇浸蝕劑見表1。 (4) 注意掌握浸蝕時間，一般是磨面由光亮逐漸失去光澤而變成銀灰色或灰黑色。主要根據(jù)經(jīng)驗確定。通常高倍觀察時浸蝕宜淺，低倍觀察可深些。 (5) 試樣浸蝕適度后，應(yīng)立即用清水沖洗干凈，滴上乙醇吹干，即可進行顯微分析。（三）金相顯微鏡金相顯微鏡可用于鑒別和分析各種材料內(nèi)部的組織。原材料的檢驗、鑄造、壓力加工、熱處理等一系列生產(chǎn)過程的質(zhì)量檢測與控制需要使用金相顯微鏡，新材料、新技術(shù)的開發(fā)以及跟蹤世界高科技前沿的研究工作也需要使用金相顯微鏡，因此，金相

35、顯微鏡是材料領(lǐng)域生產(chǎn)與研究中研究金相組織的重要工具。1 金相顯微鏡的構(gòu)造金相顯微鏡包括光學(xué)系統(tǒng)、機械機構(gòu)和照明系統(tǒng)三部分。（1）光學(xué)系統(tǒng)物鏡和目鏡是光學(xué)系統(tǒng)中最重要的光學(xué)器件。光學(xué)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)如圖2所示。光線由燈泡1發(fā)出，經(jīng)聚光鏡組2會聚，由反光鏡子8將光線均勻半聚集在孔徑光欄9上，經(jīng)過聚光鏡組3，再將光線透過半反射鏡4聚集在物鏡組6的后焦面，這樣就使物體得到庫勒照明。由物體表面反射回來的光線復(fù)經(jīng)過物鏡組6和輔助透鏡5到半反射鏡4而折轉(zhuǎn)向輔助透鏡11，以及棱鏡12與棱鏡13等一系列光學(xué)系統(tǒng)造成倒立放大的實像，由目鏡再度放大，這就是觀察者從目鏡視場里所看到的物體表面放大的像。1 燈泡2 聚光鏡組3

36、 聚光鏡組4 半反光鏡5 輔助透鏡6 物鏡組7 試樣8 反光鏡9 孔徑光欄10. 視場光欄11輔助透鏡12棱鏡13棱鏡圖2 XJB1型金相顯微鏡的光學(xué)系統(tǒng)14場鏡15目鏡（2）儀器的機械結(jié)構(gòu)金相顯微鏡構(gòu)造如圖3所示。底座 起支撐整個鏡體的作用。為了防止震動，有的在底座上裝有四只防震橡皮腳。照明7 照明設(shè)備裝于底盤內(nèi)，在底座內(nèi)裝有一低壓（68V，15W）燈泡作為光源，由變壓器降壓供電，靠調(diào)節(jié)次級電壓（68V）來改變燈光的亮度。粗動調(diào)焦裝置6 粗動手輪安裝在鏡體齒輪箱的兩側(cè)，轉(zhuǎn)動粗調(diào)焦手輪可使載物臺上下升降。1載物臺2物鏡3轉(zhuǎn)換器4傳動箱5微動調(diào)焦手輪6粗動調(diào)焦手輪7光源8偏心圈9樣品10目鏡11

37、目鏡管12固定螺釘圖3 XJB1型金相顯微鏡外形結(jié)構(gòu)圖13調(diào)節(jié)螺釘14視場光欄15孔徑光欄微動調(diào)焦裝置5 微動手輪與粗動手輪同軸，用于使載物臺緩慢上下升降，微動進行調(diào)焦。手輪上刻有分度，每分格表示微動升降0.002mm，微動調(diào)焦手輪旁有一條白線，是用以表示微動升降的極限范圍，當微動手輪旋到極限位置時，微動手輪就自動被限制住，此時，應(yīng)該倒轉(zhuǎn)旋動使用，否則將會損壞機件。載物臺1 載物臺是顯微鏡的重要部件，主要用于放置和固定試樣。載物臺有圓形和方形兩種。一般備有能在水平面內(nèi)作前后、左右運動和360度旋轉(zhuǎn)的旋鈕和刻度。載物臺上還備有彈簧壓片和場光圈。孔徑光欄15和視場光欄14 孔徑光欄是用來調(diào)整入射光

38、束的粗細，以保證物像達到清晰的程度。視場光欄的作用是控制視場范圍，使目鏡中視場明亮而無陰影。通過旋轉(zhuǎn)滾花套圈來調(diào)節(jié)視場大小。物鏡轉(zhuǎn)換器3 物鏡轉(zhuǎn)換器是快速更換物鏡的裝置。轉(zhuǎn)換器呈球面形，上可安裝不同放大倍數(shù)的物鏡，旋動轉(zhuǎn)換器可使各物鏡鏡頭進入光路，與不同的目鏡搭配使用，可獲得各種放大倍數(shù)。目鏡管11 呈傾斜45°單管形式，接在裝有棱鏡的半球形鏡座上，可隨時拆卸或?qū)⒛跨R平向轉(zhuǎn)90°（以便接合照相設(shè)備作金相照相之用）。物鏡2 物鏡的物鏡筒一般設(shè)有防壓彈簧，使前透鏡萬一觸及試樣時，不會因碰壓而損壞透鏡，不同倍率物鏡的鏡筒上一般涂以不同顏色的環(huán)線，以示區(qū)別。（3）照明系統(tǒng)照明系統(tǒng)是

39、為觀察試樣提供照明光源的裝置。一般包括光源、照明器、光欄、濾色片等。光源 對光源的要求是強度要高，亮度要均勻、穩(wěn)定，發(fā)熱程度不宜過高，在光源周圍要有吸熱、散熱裝置；光源位置（上、下、前、后、左、右）和光的強度可調(diào)節(jié)。目前金相顯微鏡中應(yīng)用最多的是白熾燈和氙燈，此外還有碳弧燈、鹵素?zé)?、水銀燈、單色燈等。光欄 在金相顯微鏡的光路系統(tǒng)中，一般裝有兩個光欄，靠近光源的稱孔徑光欄；另一個稱視場光欄。光欄的作用是改善映象質(zhì)量，控制通過系統(tǒng)的光通過量和攔截系統(tǒng)中有害的雜散光等。濾色片 濾色片的作用是允許白色光波中一定波長的光通過，吸收其它波長的光。濾色片是金相攝影時一種重要的輔助工具，用以得到優(yōu)良的金相照片。

40、使用濾色片的主要目的是：A增加映像襯度，或提高某些彩色組織細微部分在黑白攝影時的分辨率；B校正殘余像差；C得到較短波長的單色光以提高分辨率。2 金相顯微鏡的使用方法、注意事項和維護（1）使用說明（1）將光源插頭接上電源變壓器，然后將變壓器接上戶內(nèi)220V電源即可使用。照明系統(tǒng)在出廠前已經(jīng)經(jīng)過校正。（2）每次更換燈泡時，必須將燈座反復(fù)調(diào)校。燈泡插上燈座后，在孔徑光欄上面放上濾色玻璃，然后將燈座轉(zhuǎn)動及前后調(diào)節(jié)，以使光源均勻明亮地照射于濾色玻璃上，這樣，燈泡已調(diào)節(jié)正確，這時則將燈座的偏心環(huán)轉(zhuǎn)動一個角度，以便將燈座緊固于底盤內(nèi)。燈座及偏心環(huán)上有紅點樗，如卸出時，只要將紅點相對即可。（3）觀察前原則上要

41、裝上各個物鏡。在裝上或除下物鏡時，須把載物臺升起，以免碰觸透鏡。如選用某種放大倍率，可參照總倍率表來選擇目鏡和物鏡。（4）試樣放上載物臺時，使被觀察表面復(fù)置在載物臺當中，如果是小試樣，可用彈簧壓片把它壓緊。（5）使用低倍物鏡觀察調(diào)焦時，注意避免鏡頭與試樣撞擊, 可從側(cè)面注視接物鏡, 將載物臺盡量下移，直至鏡頭幾乎與試樣接觸(但切不可接觸)，再從目鏡中觀察。此時應(yīng)先用粗調(diào)節(jié)手輪調(diào)節(jié)至初見物像，再改用細調(diào)節(jié)手輪調(diào)節(jié)至物像十分清楚為止。切不可用力過猛，以免損壞鏡頭，影響物像觀察。當使用高倍物鏡觀察，或使用油浸系物鏡時，必須先注意極限標線，務(wù)必使支架上的標線保持在齒輪箱外面二標線的中間，使微動留有適當

42、的升降余量。當轉(zhuǎn)動粗動手輪時，要小心地將載物臺緩緩下降，當目鏡視野里剛出現(xiàn)了物像輪廓后，立即改用微動手輪作正確調(diào)焦至物像最清晰為止。（6）使用油浸洗物鏡前，將載物臺升起，用一支光滑潔凈小棒蘸上一滴杉木油，滴在物鏡的前透鏡上，這時要避免小棒碰壓透鏡及不宜滴上過多的油，否則會弄傷或弄臟透鏡。（7）為配合各種不同數(shù)值孔徑的物鏡，設(shè)置了大小可調(diào)的孔徑光欄和視場光欄，其目的是為了獲得良好的物像和顯微攝影襯度。當使用某一數(shù)值孔徑的物鏡時，先對試樣正確調(diào)焦，之后，可調(diào)節(jié)視場光欄，這時從目鏡視場里看到了視野逐漸遮蔽，然后再緩緩調(diào)節(jié)使光欄孔張開，至遮蔽部分恰到視場出現(xiàn)時為止，它的作用是把試樣的視野范圍之外的光源

43、遮去，以消除表面反射的漫射散光。為配合使用不同的物鏡和適應(yīng)不同類型試樣的亮度要求設(shè)置了大小可調(diào)的孔徑光欄。轉(zhuǎn)動孔徑光欄套圈，使物像達到清晰明亮，輪廓分明。在光欄上刻有分度，表示孔徑尺寸。（2） 使用注意事項（1）操作時必須特別謹慎，不能有任何劇烈的動作。不允許自行拆卸光學(xué)系統(tǒng)。（2）嚴禁用手指直接接觸顯微鏡鏡頭的玻璃部分和試樣磨面。若鏡頭上落有灰塵，會影響顯微鏡的清晰度與分辨率。此時，應(yīng)先用洗耳球吹去灰塵和砂粒，再用鏡頭紙或毛刷輕輕擦拭，以免直接擦試時劃花鏡頭玻璃，影響使用效果。（3）切勿將顯微鏡的燈泡（68V）插頭直接插在220V的電源插座上，應(yīng)當插在變壓器上，否則會立即燒壞燈泡。觀察結(jié)束后

44、應(yīng)及時關(guān)閉電源。（4）在旋轉(zhuǎn)粗調(diào)（或微調(diào)）手輪時動作要慢，碰到某種阻礙時應(yīng)立即停止操作，報告指導(dǎo)教師查找原因，不得用力強行轉(zhuǎn)動，否則會損壞機件。（3） 儀器維護為了使儀器在正常使用條件下，保持它的有效性能，除了必須使用恰當外，還必須注意加強維護保養(yǎng)，現(xiàn)就維護保養(yǎng)問題提出下列幾點要求（僅供參考）。（1）儀器應(yīng)貯放在空氣流通和較干燥的地方，避免過冷過熱和接觸腐蝕性氣體，不能與化學(xué)用品（干燥劑除外）同時貯放于同一地方。使用后宜用罩子遮蓋并抹擦干凈。不用時,要及時移走試樣（玻片），用擦鏡紙擦拭鏡頭，并將鏡頭轉(zhuǎn)成八字式，同時下降鏡筒固定，以免物鏡鏡頭與集光器上的透鏡相擊而受損。再將顯微鏡裝放入木箱內(nèi)，放

45、置在干燥、通風(fēng)處。在可能條件下，最好每隔一定的時間，選擇天氣好的日子，將儀器和附件從木箱中取出，一起在室內(nèi)寬敞、干燥、空氣流通的地方，作兩、三小時的室內(nèi)晾曝。在高溫天氣作業(yè)完畢后，應(yīng)注意貯放地點的溫度，如溫差懸殊，用畢后即收藏會在儀器上面產(chǎn)生濕氣，容易使儀器發(fā)潮損壞。（2）使用后應(yīng)給目鏡斜管蓋上防塵蓋子，如沒有防塵蓋子亦應(yīng)套上目鏡，以免灰塵落入斜管內(nèi)，影響鏡座光具的清潔。（3）不宜隨便拆卸和揩抹光學(xué)系統(tǒng)內(nèi)部的半反射鏡。除此之外，在透鏡或玻璃表面不慎接觸油污塵垢，可用細潔亞麻布或潔凈脫脂棉花，沾少許二甲苯拭除（但不能用酒精，以免浸入透鏡內(nèi)層影響質(zhì)量），由鏡頭中心向外旋轉(zhuǎn)擦拭，并用擦鏡紙或軟綢布輕

46、輕拭凈,否則易于脫膠，或模糊而影響檢測效果。如只是沾上灰塵，可用橡皮小吹風(fēng)球把灰塵吹掉（不可用口吹），或用軟毛筆或用細木棒卷上棉花，輕輕擦除之。鏡頭表面鍍有一層蘭透光膜，不要誤作污物擦拭，禁止用金屬工具來代替棉簽進行擦拭。（4）使用油浸洗物鏡后，必須立即采用上述方法把油垢除去，抹擦干凈，抹時千萬小心，特別注意不能按壓鏡面，否則容易使透鏡脫離鏡座。（5）儀器長期使用后，粗動滑板部分及載物臺滑動部分可能出現(xiàn)油脂不足或干涸現(xiàn)象，此時應(yīng)及時添加潤滑油脂。粗（微）動機構(gòu)宜用流動性油脂，載物臺滑動部分宜用有適當粘度的（但注意不能含有酸性）油脂。（6）非不得已不應(yīng)隨便拆卸齒輪箱內(nèi)部。如損壞時，必須請有經(jīng)驗的

47、人修理，以免損壞機件。四、實驗步驟 1認真了解所使用金相顯微鏡結(jié)構(gòu)，操作方法及注意事項。2. 按實驗內(nèi)容浸蝕已拋光好的金屬試樣，完成金相試樣的制備。3. 依照金相顯微鏡的操作說明在金相顯微鏡上認真觀察所制備的試樣，并畫出組織示意圖。五、注意事項1、腐蝕、電解金相試片的化學(xué)藥品試劑應(yīng)按其性質(zhì)分類儲存和保管，配制、使用時應(yīng)遵守有關(guān)規(guī)定；進行電解時，應(yīng)嚴格控制電解液的溫度及電流密度。2、金相腐蝕、電解的操作室應(yīng)通風(fēng)良好，并設(shè)有自來水和急救酸、堿傷害時中和用的溶液。3、金相試驗用過的廢液應(yīng)經(jīng)必要的處理后方可排放，不得將未經(jīng)處理的廢料倒入下水道。4、現(xiàn)場進行金相試驗時應(yīng)有防止試劑、溶液潑灑滴落的措施；作

48、業(yè)完畢后應(yīng)將雜物、廢液清理干凈。 六、思考題 結(jié)合前一實驗內(nèi)容，根據(jù)自己的實踐體會，想一想在制備金相試樣時應(yīng)注意哪些事項？ 實驗五、介電陶瓷材料的制備一、實驗?zāi)康?、了解什么是介電陶瓷；2、了解介電陶瓷材料的制備過程；3、了解燒結(jié)的基本原理；二、實驗原理（一）介電陶瓷材料介電陶瓷，又稱電介質(zhì)陶瓷。在電場作用下具有極化能力，且能在體內(nèi)長期建立起電場的功能陶瓷，是一類主要用于制作電容器及微波介質(zhì)器件的電子陶瓷。按用途和性能可分為電絕緣、電容器、壓電、熱釋電和鐵電陶瓷。衡量介電陶瓷性能的主要電參數(shù)是介電常數(shù)、介電損耗因子tan、電阻率及Ej。作為電容器介質(zhì)及微波介質(zhì)使用時，要求應(yīng)盡可能的高，隨溫度和

49、濕度等環(huán)境條件以及隨電場頻率的變化應(yīng)盡可能的小。同時，還要求tan應(yīng)盡可能小，Ej應(yīng)盡可能高。當然，這些要求一般不可能同時達到，在具體的使用中也不一定需要對這些介電參數(shù)同時提出高的要求。例如，用作低頻、低壓的濾波電容器介質(zhì)，一般要求偏高的值，而對tan及的溫度變化率要求很低；用作高頻小容量的振蕩回路電容器介質(zhì)，則對tan及的溫度、頻率變化率要求很嚴，而對及Ej的大小要求不高。在作為微波介質(zhì)器件應(yīng)用時，則要求有最低的tan，盡可能高的和盡可能小的溫度、頻率變化率。 電容器陶瓷介質(zhì)材料的品種極為繁多，有低頻的BaTiO3系瓷料，高頻的MgTiO3、CaTiO3系瓷料，高壓大容量的SrTiO3系瓷料

50、，低頻高介獨石電容器用的Pb(Mg,Nb)O3系瓷料等等。目前，國內(nèi)外均已按值(從幾到幾千，甚至到幾萬)和的溫度系數(shù)(從負幾千到正幾百ppm，包括接近于零值的)將電容器瓷料予以系列化生產(chǎn)，以滿足不同的需要。 微波介質(zhì)陶瓷的種類也不少。當前主要有(Mg, Ca)TiO3系(20)和BaO·4TiO2系、2BaO·TiO2系、Pb(Mg, Nb)O3系、Pb(Zn, Nb)O3系、Ba(Zn, Nb)O3系、Ba(Sr, Ta)O3系(它們的均在3040之間)以及BaO-Nd2O3-TiO2、BaO-Sm2O3-TiO2稀土混晶系(=7090)等。所有上述物系均可制造出在幾千M

51、Hz下，Q(=1/tan)值不低于3000，而溫度系數(shù)極低(可接近于零)的瓷料。微波介質(zhì)陶瓷的主要用途是用作微波介質(zhì)諧振器及微波集成電路基片等。（二）介電陶瓷的成型方法介電陶瓷的成型方法一般包括模壓成型、軋膜成型和流延成型等。（1）模壓成型模壓成型也叫干壓成型，是將造粒工序制備的團粒(水的質(zhì)量分數(shù)小于6)松散裝入模具內(nèi)，在壓機柱塞施加的外壓力作用下，團粒產(chǎn)生移動、變形、粉碎而逐漸靠攏，所含氣體同時被擠壓排出，形成較致密的具有一定形狀、尺寸的壓坯，然后卸模脫出坯體的過程。模壓成型的特點是操作方便，生產(chǎn)周期短，效率高，易于實現(xiàn)自動化生產(chǎn)，適宜大批量生產(chǎn)形狀簡單(圓截面形、薄片狀等)、尺寸較小(高度

52、為0.3-60 mm、直徑為5-50 mm)的制品。由于坯體含水或其他有機物較少，因此坯體致密度較高，尺寸較精確，燒結(jié)收縮小，瓷件力學(xué)強度高。但模壓成型坯體具有明顯的各向異性，也不適于尺寸大、形狀復(fù)雜制品的生產(chǎn)，并且所需的設(shè)備、模具費用較高。（2）軋膜成型軋膜成型是一種非常成熟的薄片瓷坯成型工藝。大量地用于軋制厚度在1mm以下的薄片狀制品，如瓷片電容、厚膜電路基片等瓷坯。軋膜成型的過程是將預(yù)燒過的陶瓷粉料與一定量的有機粘結(jié)劑和溶劑拌和，置于兩輥軸之間進行混煉，使這些成分充分混合均勻，伴隨著吹風(fēng)，使溶劑逐漸揮發(fā)，形成一層厚膜，然后，逐步調(diào)近軋輥間距，多次折疊，90°反向，反復(fù)軋煉，以達

53、到必需的均勻度、致密度、光潔度和厚度為止。（3）流延成型流延成型法，又稱帶式澆注法或刮刀成型法。是把粉碎好的粉料與有機塑化劑溶液按適當配比混合制成具有一定黏度的料漿，料漿從容器同流下，被刮刀以一定厚度刮壓涂敷在專用基帶上，經(jīng)干燥、固化后從上剝下成為生坯帶的薄膜，然后根據(jù)成品的尺寸和形狀需要對生坯帶作沖切、層合等加工處理，制成待燒結(jié)的毛坯成品。流延成型法特別適合成型0.2mm3mm厚度的片狀陶瓷制品，生產(chǎn)此類產(chǎn)品具有速度快、自動化程度高、效率高、組織結(jié)構(gòu)均勻、產(chǎn)品質(zhì)量好等諸多優(yōu)勢。（三）影響陶瓷性能的因素（1）粉料的自由堆積孔隙率。裝模時粉料的自由堆積孔隙率越小，則坯體成型后的孔隙率也越小。因此

54、可以控制粉料的粒度和粒度分布或采用造粒、振動裝料等方式，減小自由堆積孔隙率，從而得到較致密的坯體。（2）粉料流動性。提高粉料流動性，減小顆粒間內(nèi)摩擦力，也可使成型后坯體空隙率降低，可通過造粒得到球形顆?；蚣尤氤尚蜐櫥瑒┑确绞絹韺崿F(xiàn)。（3）成型壓力。增大成型壓力，可使孔隙率減小，但在實際生產(chǎn)中受到設(shè)備的限制以及坯體質(zhì)量的要求，加壓壓力不能太大。（4）加壓保持時間。延長加壓保持時間，能使壓力傳遞充分，有利于改善壓坯中各部分的密度分布，使粉體空隙中空氣有足夠時間排出，給粉末之間的機械嚙合和變形以時間，有利于壓變弛豫的進行，因而可以降低坯體氣孔率但會降低生產(chǎn)率。（5）加壓方式。簡單加壓時，坯體中壓力分

55、布是不均勻的，不但有低壓區(qū)還有死角。為了使坯體致密度均勻一致，宜采用雙面加壓或雙面先后加壓。如果采用等靜壓，則密度更均勻。（6）加壓速度。開始時壓力應(yīng)小些，以利于空氣排出，然后短時間釋放此壓力，使受壓氣體溢山。初壓時壞體疏松，空氣易排出，可以稍快加壓。當用高壓使顆粒緊密靠攏后，必須緩慢加壓，以免殘余空氣無法排出，以致在釋放壓力后，空氣膨脹，回彈產(chǎn)生層裂。為了提高壓力的均勻性，可采用多次加壓。開始壓力稍小，然后壓力加大，這樣不致封閉空氣排出的通路，最后一次提起時要輕、緩、慢，防止殘留空氣急速膨脹產(chǎn)生裂紋。若加壓時振動粉料效果更好。（7）添加劑。在壓制成型粉末中，往往加入一定數(shù)量和種類的添加劑，其

56、目的是減少粉料顆粒與模型間的摩擦，增加粉料顆粒間的粘結(jié)作用，或促使粉料顆粒濕潤、變形，從而提高坯體的密度和強度，減少密度分布不均等現(xiàn)象。（8）燒結(jié)。燒結(jié)過程是影響瓷體性能的最重要的因素，因此下面會對燒結(jié)做專門論述。（四）燒結(jié)燒結(jié)是粉末或粉末成型體在適當?shù)臍夥諚l件下加熱所發(fā)生的現(xiàn)象或過程。在低于原料熔點的高溫下加熱，通過物質(zhì)的傳遞、原子的擴散，使粉體產(chǎn)生顆粒黏結(jié)，產(chǎn)生高強度并導(dǎo)致致密化的過程稱為燒結(jié)。燒結(jié)的結(jié)果是粉末顆粒之間發(fā)生粘結(jié)，使燒結(jié)體的強度增加，而且在大多數(shù)情況下，其密度也增加，坯休要經(jīng)歷一系列物理化學(xué)變化，開始是水分或有機物的蒸發(fā)，吸附氣體的排除，坯體中壓力的消除，繼之是原子之間發(fā)生擴

57、散，粘性流動或塑性流動，顆粒間的接觸面擴大，發(fā)生再結(jié)晶、晶粒增大等。影響燒結(jié)的因素很多，主要有以下幾方面：1、溫度和保溫時間。溫度和保溫時間是燒結(jié)的重要外因條件。隨著溫度的升高，物料的蒸汽壓增加，擴散系數(shù)增大，液相黏度降低，從而促進了蒸發(fā)-凝聚，離子和空位的擴散以及顆粒重排和黏、塑性流動等過程。延長燒結(jié)時間一般會不同程度地促進燒結(jié)完成，然而在燒結(jié)后期，不合理地延長燒結(jié)時間，有時會加劇二次再結(jié)晶作用，反而得不到充分致密的制品。2、原料粒度。物料的分散度越高則比表面積越大，活性也就越高，因而可促進燒結(jié)，這對于擴散和蒸發(fā)-冷凝機理實現(xiàn)燒結(jié)的更為突出。3、物料的結(jié)晶化學(xué)特性。物料的結(jié)晶化學(xué)特性是決定燒

58、結(jié)難易的內(nèi)在因素。4、物料顆粒的接觸情況和成型壓力的影響。物料顆粒接觸情況良好有利于質(zhì)點的擴散，促進燒結(jié)。生產(chǎn)實踐證明，將粉料高壓成型為致密的坯體有利于燒結(jié)的進行。燒結(jié)過程中采用高壓煅燒也能促進燒結(jié)。物料在高壓外力的作用下，能夠在高溫下促進塑性流動和加快質(zhì)點的擴散過程，能夠增強高溫下物料的相對移動和相互結(jié)合能力，因而促進燒結(jié)的進行。5、加入物的作用。在燒結(jié)物料中加入適當?shù)募尤宋?，對物料的燒結(jié)有相當?shù)拇龠M作用。其作用機理主要是：（1）是與燒結(jié)物形成固溶體。當添加物能與燒結(jié)物形成固溶體時，將使晶格畸變而得到活化。故可降低燒結(jié)溫度，使擴散和燒結(jié)速度增大，這對于形成缺位型或間隙型固溶體尤為強烈。（2）

59、是阻止晶型轉(zhuǎn)變。有些氧化物在燒結(jié)時發(fā)生晶型轉(zhuǎn)變并伴有較大體積效應(yīng)，這就會使燒結(jié)致密化發(fā)生困難，并容易引起坯體開裂；這肘若能選用適宜的掭加物加以抑制，即可促進燒結(jié)。（3）抑制晶粒長大。由于燒結(jié)后期晶粒長大，對燒結(jié)致密化有重要柞用；但若二次再結(jié)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)象并影響制品的顯微結(jié)構(gòu)。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。但應(yīng)指出，由于晶粒成長與燒結(jié)的關(guān)系較為復(fù)雜，正常的晶粒長大是有益的，要抑制的只是二次再結(jié)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(jié)。（4）是產(chǎn)生液相。已經(jīng)指出，燒結(jié)時若有適當?shù)囊合?，往?/p>

60、會大大促進顆粒重排和傳質(zhì)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(jié)。液相的出現(xiàn)，可能是添加物本身熔點較低；也可能與燒結(jié)物形成多元低共熔物。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(jié)。例如對Al2O3，即使是少量堿金屬氧化物也會嚴重阻礙其燒結(jié)。這方面的機理尚不清楚。此外，尚應(yīng)考慮到液相對制品的顯微結(jié)構(gòu)及性能的可能影響。因此，合理選擇添加物常是個重要的課題。6、燒結(jié)氣氛的影響有些物料的燒結(jié)過程對氣體介質(zhì)十分敏感。氣氛不僅影響物料本身的燒結(jié)，也會影響各添加物的效果。為此常需進行相應(yīng)的氣氛控制。 氣氛對燒結(jié)的影響是復(fù)雜的。同一種氣體介質(zhì)對于不同物料的燒結(jié)，往往表現(xiàn)出不同的甚至相反的效果，然而就作用機理而言，不外乎是物理的和化學(xué)的兩方面的作用。 (1)物理