特種陶瓷的燒結(jié)學(xué)習(xí)教案

1、會(huì)計(jì)學(xué)1特種特種(tzhng)陶瓷的燒結(jié)陶瓷的燒結(jié)第一頁(yè)，共51頁(yè)。1.3 1.3 特種陶瓷特種陶瓷(toc)(toc)的成型方法的成型方法 坯料含水量坯料含水量3040%成型成型方法方法冷法冷法石膏模石膏模普通注漿普通注漿強(qiáng)化注漿強(qiáng)化注漿有模有模無(wú)模無(wú)模等靜壓成型法：等靜壓成型法：使用橡皮膜使用橡皮膜，坯料含水量，坯料含水量1.53%干壓成型法干壓成型法：使用鋼模使用鋼模 ，坯料含水量坯料含水量68% 可塑成型法可塑成型法坯料含水量坯料含水量1826%注漿成型注漿成型法法熱法（熱法（熱壓鑄法熱壓鑄法）：鋼）：鋼模模第2頁(yè)/共51頁(yè)第二頁(yè)，共51頁(yè)。1.3 1.3 特種特種(tzhng)(tz

2、hng)陶瓷的成型方法陶瓷的成型方法 第3頁(yè)/共51頁(yè)第三頁(yè)，共51頁(yè)。1.3 1.3 特種陶瓷特種陶瓷(toc)(toc)的成型方法的成型方法1.3.5 1.3.5 模壓模壓(my)(my)成型成型 一、工藝原理為：一、工藝原理為： 第4頁(yè)/共51頁(yè)第四頁(yè)，共51頁(yè)。1.3 1.3 特種特種(tzhng)(tzhng)陶瓷的成型方陶瓷的成型方法法1.3.5 1.3.5 模壓模壓(my)(my)成型成型三、加壓方式三、加壓方式(fngsh)和壓力分布和壓力分布加壓方式和壓力分布關(guān)系圖加壓方式和壓力分布關(guān)系圖(橫條線為等密度線橫條線為等密度線)a單面加壓；單面加壓；b雙面同時(shí)加壓；雙面同時(shí)加壓；

3、c雙面先后加壓；雙面先后加壓；d四面加壓四面加壓 第5頁(yè)/共51頁(yè)第五頁(yè)，共51頁(yè)。第一章第一章 特種特種(tzhng)(tzhng)陶瓷陶瓷工藝原理工藝原理1.1 1.1 特種特種(tzhng)(tzhng)陶瓷粉體的物陶瓷粉體的物理性能理性能1.2 1.2 特種陶瓷粉體的制備特種陶瓷粉體的制備(zhbi)(zhbi)方法方法1.3 1.3 特種陶瓷的成型方法特種陶瓷的成型方法1.4 1.4 特種陶瓷的燒結(jié)特種陶瓷的燒結(jié)第6頁(yè)/共51頁(yè)第六頁(yè)，共51頁(yè)。1.4 1.4 特種特種(tzhng)(tzhng)陶瓷的燒結(jié)陶瓷的燒結(jié)材料性質(zhì)材料性質(zhì) 結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)化學(xué)組成、礦物組成化學(xué)組成、礦物組成顯微結(jié)

4、構(gòu)顯微結(jié)構(gòu)晶粒尺寸及分布晶粒尺寸及分布?xì)饪壮叽缂胺植細(xì)饪壮叽缂胺植季Ы珞w積分?jǐn)?shù)晶界體積分?jǐn)?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、粉末冶金、超高溫材料陶瓷、耐火材料、粉末冶金、超高溫材料特種陶瓷特種陶瓷 應(yīng)用應(yīng)用燒燒結(jié)結(jié)第7頁(yè)/共51頁(yè)第七頁(yè)，共51頁(yè)。1.4 1.4 特種陶瓷特種陶瓷(toc)(toc)的燒結(jié)的燒結(jié)如何改變?nèi)绾胃淖?gibin)(gibin)材料材料性質(zhì)：性質(zhì)： 1 1、)f(G21- 斷裂強(qiáng)度斷裂強(qiáng)度晶粒尺寸晶粒尺寸(ch (ch cun)cun)G 強(qiáng)度強(qiáng)度 2 2、氣孔、氣孔 強(qiáng)度強(qiáng)度( (應(yīng)力集中點(diǎn)應(yīng)力集中點(diǎn)) )； 透明度透明度(

5、 (散射散射) )； 鐵電性和磁性。鐵電性和磁性。第8頁(yè)/共51頁(yè)第八頁(yè)，共51頁(yè)。1.4 1.4 特種陶瓷特種陶瓷(toc)(toc)的燒結(jié)的燒結(jié)收縮收縮收縮收縮ab收縮收縮c第9頁(yè)/共51頁(yè)第九頁(yè)，共51頁(yè)。1.4 1.4 特種特種(tzhng)(tzhng)陶瓷的燒結(jié)陶瓷的燒結(jié) 燒結(jié)：燒結(jié)： 陶瓷生坯在高溫下的致密化過(guò)程和現(xiàn)象的總稱陶瓷生坯在高溫下的致密化過(guò)程和現(xiàn)象的總稱; ;隨著溫度的上升和時(shí)間的延長(zhǎng)，固體顆粒隨著溫度的上升和時(shí)間的延長(zhǎng)，固體顆粒(kl)(kl)相互鍵聯(lián)，晶粒長(zhǎng)大，空隙（氣孔）和晶界逐漸減相互鍵聯(lián)，晶粒長(zhǎng)大，空隙（氣孔）和晶界逐漸減少，通過(guò)物質(zhì)的傳遞，其總體積少，通過(guò)物

6、質(zhì)的傳遞，其總體積V V 、氣孔率、氣孔率 、強(qiáng)度強(qiáng)度 、致密度、致密度 ，成為堅(jiān)硬的具有某種顯微，成為堅(jiān)硬的具有某種顯微結(jié)構(gòu)的多晶燒結(jié)體的過(guò)程。結(jié)構(gòu)的多晶燒結(jié)體的過(guò)程。 第10頁(yè)/共51頁(yè)第十頁(yè)，共51頁(yè)。1.4 1.4 特種特種(tzhng)(tzhng)陶瓷的燒結(jié)陶瓷的燒結(jié) 燒結(jié)燒結(jié) 定義定義2 2：由于分子：由于分子(fnz)(fnz)或原子的吸引，通過(guò)加熱使粉體產(chǎn)或原子的吸引，通過(guò)加熱使粉體產(chǎn)生顆粒粘結(jié)，并進(jìn)一步經(jīng)過(guò)物質(zhì)遷移使粉體產(chǎn)生強(qiáng)度并致密化和生顆粒粘結(jié)，并進(jìn)一步經(jīng)過(guò)物質(zhì)遷移使粉體產(chǎn)生強(qiáng)度并致密化和再結(jié)晶的過(guò)程。再結(jié)晶的過(guò)程。 衡量燒結(jié)的指標(biāo)衡量燒結(jié)的指標(biāo): :收縮率、氣孔率、相

7、對(duì)密度收縮率、氣孔率、相對(duì)密度 熱力學(xué)依據(jù)：燒結(jié)是系統(tǒng)總能量減少的過(guò)程。熱力學(xué)依據(jù)：燒結(jié)是系統(tǒng)總能量減少的過(guò)程。 第11頁(yè)/共51頁(yè)第十一頁(yè)，共51頁(yè)。1.4 1.4 特種陶瓷特種陶瓷(toc)(toc)的燒結(jié)的燒結(jié)一、特種陶瓷的燒結(jié)概論一、特種陶瓷的燒結(jié)概論(giln)(giln)二、特種陶瓷的燒結(jié)方法二、特種陶瓷的燒結(jié)方法 第12頁(yè)/共51頁(yè)第十二頁(yè)，共51頁(yè)。1.4 1.4 特種陶瓷特種陶瓷(toc)(toc)的燒結(jié)的燒結(jié)一、特種陶瓷燒結(jié)理論一、特種陶瓷燒結(jié)理論(lln)(lln)二、燒結(jié)過(guò)程中的晶粒生長(zhǎng)二、燒結(jié)過(guò)程中的晶粒生長(zhǎng)三、陶瓷燒結(jié)過(guò)程的影響因素三、陶瓷燒結(jié)過(guò)程的影響因素 1.4

8、.1 1.4.1 特種特種(tzhng)(tzhng)陶瓷陶瓷燒結(jié)概論燒結(jié)概論第13頁(yè)/共51頁(yè)第十三頁(yè)，共51頁(yè)。1.4 1.4 特種陶瓷特種陶瓷(toc)(toc)的燒結(jié)的燒結(jié)1.4.1.1 1.4.1.1 特種陶瓷燒結(jié)特種陶瓷燒結(jié)(shoji)(shoji)理論理論1. 1. 燒結(jié)燒結(jié)(shoji)(shoji)現(xiàn)象現(xiàn)象 燒結(jié)過(guò)程燒結(jié)過(guò)程(guchng)中剛開(kāi)始只有點(diǎn)接觸，在表面中剛開(kāi)始只有點(diǎn)接觸，在表面能減少的推動(dòng)力下物質(zhì)向顆粒間的頸部和氣孔部位填充，能減少的推動(dòng)力下物質(zhì)向顆粒間的頸部和氣孔部位填充，細(xì)小的顆粒間開(kāi)始形成晶界。細(xì)小的顆粒間開(kāi)始形成晶界。兩顆粒燒結(jié)模兩顆粒燒結(jié)模型型多顆粒

9、燒結(jié)模型多顆粒燒結(jié)模型第14頁(yè)/共51頁(yè)第十四頁(yè)，共51頁(yè)。1.4 1.4 特種特種(tzhng)(tzhng)陶瓷的燒結(jié)陶瓷的燒結(jié)1.4.1.1 1.4.1.1 特種陶瓷燒結(jié)特種陶瓷燒結(jié)(shoji)(shoji)理論理論1. 1. 燒結(jié)燒結(jié)(shoji)(shoji)現(xiàn)象現(xiàn)象 隨著連通隨著連通(lintng)氣孔不斷縮小，形成氣孔不斷縮小，形成晶界網(wǎng)絡(luò)，最終氣孔晶界網(wǎng)絡(luò)，最終氣孔相 互 不 再 連 通相 互 不 再 連 通(lintng)，形成孤立，形成孤立的氣孔布于晶粒相交的氣孔布于晶粒相交的位置或晶粒內(nèi)部。的位置或晶粒內(nèi)部。如圖所示如圖所示第15頁(yè)/共51頁(yè)第十五頁(yè)，共51頁(yè)。1.4

10、1.4 特種特種(tzhng)(tzhng)陶瓷的燒結(jié)陶瓷的燒結(jié)a a收縮收縮b b收縮收縮無(wú)氣孔的無(wú)氣孔的多晶體多晶體c c說(shuō)明：說(shuō)明：a a: : 顆粒聚集顆粒聚集b b: : 開(kāi)口堆積體中顆開(kāi)口堆積體中顆 粒中心逼近粒中心逼近c(diǎn) 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收縮收縮燒結(jié)燒結(jié)(shoji)(shoji)現(xiàn)象示現(xiàn)象示意圖意圖1.4.1.1 1.4.1.1 特種陶瓷燒結(jié)理論特種陶瓷燒結(jié)理論(lln)(lln)1. 1. 燒結(jié)現(xiàn)象燒結(jié)現(xiàn)象第16頁(yè)/共51頁(yè)第十六頁(yè)，共51頁(yè)。1.4 1.4 特種陶瓷特種陶瓷(toc)(toc)的燒結(jié)的燒結(jié) (a) 固相燒結(jié)固相燒結(jié)

11、(shoji)(Al2O3)和和 (b) 液相燒結(jié)液相燒結(jié)(shoji)樣品樣品 (98W-1Ni-1F (wt%)的顯微結(jié)構(gòu)的顯微結(jié)構(gòu) 1.4.1.1 1.4.1.1 特種陶瓷燒結(jié)理論特種陶瓷燒結(jié)理論(lln)(lln)1. 1. 燒結(jié)現(xiàn)象燒結(jié)現(xiàn)象第17頁(yè)/共51頁(yè)第十七頁(yè)，共51頁(yè)。1.4 1.4 特種陶瓷特種陶瓷(toc)(toc)的燒結(jié)的燒結(jié)燒結(jié)燒結(jié)(shoji)與熔融與熔融相同點(diǎn)：相同點(diǎn)： 都是由原子熱振動(dòng)而引起的都是由原子熱振動(dòng)而引起的不同點(diǎn)：不同點(diǎn)： 熔融時(shí)全部組元都轉(zhuǎn)變?nèi)廴跁r(shí)全部組元都轉(zhuǎn)變(zhunbin)為液相為液相 燒結(jié)時(shí)至少有一組元是處于固態(tài)燒結(jié)時(shí)至少有一組元是處于固態(tài)燒

12、結(jié)是在低于固態(tài)物質(zhì)的熔融溫度下進(jìn)行的燒結(jié)是在低于固態(tài)物質(zhì)的熔融溫度下進(jìn)行的。泰曼指出，燒結(jié)溫度泰曼指出，燒結(jié)溫度Ts與其熔點(diǎn)與其熔點(diǎn)Tm之間關(guān)系的一般規(guī)律之間關(guān)系的一般規(guī)律：金屬粉末金屬粉末TsTs（0.30.30.40.4）TmTm無(wú)機(jī)鹽類無(wú)機(jī)鹽類Ts 0.57TmTs 0.57Tm硅酸鹽類硅酸鹽類TsTs（0.80.80.90.9）TmTm1.4.1.1 1.4.1.1 特種陶瓷燒結(jié)理論特種陶瓷燒結(jié)理論1. 1. 燒結(jié)現(xiàn)象燒結(jié)現(xiàn)象第18頁(yè)/共51頁(yè)第十八頁(yè)，共51頁(yè)。1.4 1.4 特種特種(tzhng)(tzhng)陶瓷的燒結(jié)陶瓷的燒結(jié) 按照(nzho)燒結(jié)時(shí)是否出現(xiàn)液相，可將燒結(jié)分為兩

13、類： 固相燒結(jié)固相燒結(jié)(shoji)(shoji)液相燒結(jié)液相燒結(jié)燒結(jié)溫度下基本上無(wú)液相出現(xiàn)燒結(jié)溫度下基本上無(wú)液相出現(xiàn)的燒結(jié)，如高純氧化物之間的的燒結(jié)，如高純氧化物之間的燒結(jié)過(guò)程。燒結(jié)過(guò)程。有液相參與下的燒結(jié)，如多組分有液相參與下的燒結(jié)，如多組分物系在燒結(jié)溫度下常有液相出現(xiàn)物系在燒結(jié)溫度下常有液相出現(xiàn)。1.4.1.1 1.4.1.1 特種陶瓷燒結(jié)理論特種陶瓷燒結(jié)理論1. 1. 燒結(jié)現(xiàn)象燒結(jié)現(xiàn)象第19頁(yè)/共51頁(yè)第十九頁(yè)，共51頁(yè)。1.4 1.4 特種特種(tzhng)(tzhng)陶瓷的燒結(jié)陶瓷的燒結(jié)1.4.1.1 1.4.1.1 特種特種(tzhng)(tzhng)陶瓷燒結(jié)理論陶瓷燒結(jié)理論2

14、 2、燒結(jié)動(dòng)力、燒結(jié)動(dòng)力粉狀物料粉狀物料(w lio)(w lio)的表面能大于多晶燒結(jié)體的晶界能，這就是燒結(jié)的推動(dòng)力。的表面能大于多晶燒結(jié)體的晶界能，這就是燒結(jié)的推動(dòng)力。SV GBSV GB1）能量差）能量差能量差、壓力差、空位差能量差、壓力差、空位差如：如：粒度為粒度為1m的材料燒結(jié)后，的材料燒結(jié)后，G8.3J/g； -石英與石英與-石英之間的多晶轉(zhuǎn)變時(shí)，石英之間的多晶轉(zhuǎn)變時(shí)，G 1.7KJ/mol； 一般化學(xué)反應(yīng)前后能量變化，超過(guò)一般化學(xué)反應(yīng)前后能量變化，超過(guò) 200KJ/mol.燒結(jié)不能自發(fā)進(jìn)行，燒結(jié)不能自發(fā)進(jìn)行，必須對(duì)粉體加以高溫必須對(duì)粉體加以高溫，才能促使粉末體轉(zhuǎn)變?yōu)闊Y(jié)體。由于熱

15、力學(xué)更穩(wěn)定，所以，才能促使粉末體轉(zhuǎn)變?yōu)闊Y(jié)體。由于熱力學(xué)更穩(wěn)定，所以燒結(jié)是一個(gè)不可逆過(guò)程。燒結(jié)是一個(gè)不可逆過(guò)程。燒結(jié)的難易以燒結(jié)的難易以GBGB晶界能晶界能/SVSV表面能表面能 比值來(lái)衡量：比值來(lái)衡量：GBGB/SVSV，燒結(jié)越困難，燒結(jié)越困難第20頁(yè)/共51頁(yè)第二十頁(yè)，共51頁(yè)。1.4 1.4 特種陶瓷特種陶瓷(toc)(toc)的燒結(jié)的燒結(jié)1.4.1.1 1.4.1.1 特種陶瓷燒結(jié)理論特種陶瓷燒結(jié)理論(lln)(lln)2 2、燒結(jié)動(dòng)力、燒結(jié)動(dòng)力 被水膜包裹的兩固體被水膜包裹的兩固體(gt)球的粘球的粘附附 第21頁(yè)/共51頁(yè)第二十一頁(yè)，共51頁(yè)。1.4 1.4 特種陶瓷特種陶瓷(to

16、c)(toc)的燒結(jié)的燒結(jié)由表面張力由表面張力(biominzhngl)(biominzhngl)作用產(chǎn)生的壓力差：作用產(chǎn)生的壓力差：rP2或或)11(21rrP2）壓力）壓力(yl)差差3）空位差）空位差顆粒的彎曲表面上存在有壓力差顆粒的彎曲表面上存在有壓力差顆粒表面上的空位濃度與內(nèi)部濃度之差顆粒表面上的空位濃度與內(nèi)部濃度之差03CRTC1.4.1.1 1.4.1.1 特種陶瓷燒結(jié)理論特種陶瓷燒結(jié)理論2 2、燒結(jié)動(dòng)力、燒結(jié)動(dòng)力第22頁(yè)/共51頁(yè)第二十二頁(yè)，共51頁(yè)。1.4 1.4 特種陶瓷特種陶瓷(toc)(toc)的燒結(jié)的燒結(jié)1.4.1.1 1.4.1.1 特種陶瓷燒結(jié)理論特種陶瓷燒結(jié)理論

17、3 3、燒結(jié)過(guò)程中的物質(zhì)傳遞、燒結(jié)過(guò)程中的物質(zhì)傳遞(chund)(chund) 燒結(jié)過(guò)程除了要有推動(dòng)力外還必須有物燒結(jié)過(guò)程除了要有推動(dòng)力外還必須有物質(zhì)的傳遞質(zhì)的傳遞(chund)(chund)過(guò)程，這樣才能使氣過(guò)程，這樣才能使氣孔逐漸得到填充，使坯體由疏松變得致密。孔逐漸得到填充，使坯體由疏松變得致密。氣相傳質(zhì)氣相傳質(zhì) 蒸發(fā)蒸發(fā)- -凝聚傳質(zhì)凝聚傳質(zhì)擴(kuò)散傳質(zhì)擴(kuò)散傳質(zhì)流動(dòng)傳質(zhì)流動(dòng)傳質(zhì) 塑性流動(dòng)塑性流動(dòng) 粘性流動(dòng)粘性流動(dòng)溶解溶解- -沉淀傳質(zhì)沉淀傳質(zhì) dxdvSFdxdvfPC fC 固相燒結(jié)固相燒結(jié)(shoji)相結(jié)相結(jié)液燒液燒第23頁(yè)/共51頁(yè)第二十三頁(yè)，共51頁(yè)。1.4 1.4 特種特種(t

18、zhng)(tzhng)陶瓷的燒結(jié)陶瓷的燒結(jié)一、特種陶瓷燒結(jié)理論一、特種陶瓷燒結(jié)理論二、燒結(jié)過(guò)程中的晶粒生長(zhǎng)二、燒結(jié)過(guò)程中的晶粒生長(zhǎng)(shngzhng)(shngzhng)三、陶瓷燒結(jié)過(guò)程的影響因素三、陶瓷燒結(jié)過(guò)程的影響因素 1.4.1 1.4.1 特種陶瓷燒結(jié)特種陶瓷燒結(jié)(shoji)(shoji)概論概論第24頁(yè)/共51頁(yè)第二十四頁(yè)，共51頁(yè)。1.4 1.4 特種特種(tzhng)(tzhng)陶瓷的燒結(jié)陶瓷的燒結(jié)1.4.1.2 1.4.1.2 燒結(jié)燒結(jié)(shoji)(shoji)過(guò)程中的晶粒生長(zhǎng)過(guò)程中的晶粒生長(zhǎng) 與燒結(jié)傳質(zhì)與燒結(jié)傳質(zhì)(chun zh)過(guò)過(guò)程同時(shí)進(jìn)行程同時(shí)進(jìn)行 1、基本概念

19、、基本概念 2）初次再結(jié)晶：）初次再結(jié)晶：指已發(fā)生塑性形變的基質(zhì)中出現(xiàn)新生的無(wú)應(yīng)變晶粒的成核和長(zhǎng)大過(guò)程。指已發(fā)生塑性形變的基質(zhì)中出現(xiàn)新生的無(wú)應(yīng)變晶粒的成核和長(zhǎng)大過(guò)程。1） 晶粒生長(zhǎng)：晶粒生長(zhǎng)：無(wú)應(yīng)變的材料在熱處理時(shí)，平衡晶粒尺寸在不改變其分布的情況下，連續(xù)增大的過(guò)程。無(wú)應(yīng)變的材料在熱處理時(shí)，平衡晶粒尺寸在不改變其分布的情況下，連續(xù)增大的過(guò)程。3）二次再結(jié)晶：）二次再結(jié)晶：指少數(shù)巨大晶粒在細(xì)晶消耗時(shí)成核長(zhǎng)大的過(guò)程，又稱晶粒異常長(zhǎng)大和晶粒不連續(xù)生長(zhǎng)。指少數(shù)巨大晶粒在細(xì)晶消耗時(shí)成核長(zhǎng)大的過(guò)程，又稱晶粒異常長(zhǎng)大和晶粒不連續(xù)生長(zhǎng)。第25頁(yè)/共51頁(yè)第二十五頁(yè)，共51頁(yè)。1.4 1.4 特種特種(tzhn

20、g)(tzhng)陶瓷的燒結(jié)陶瓷的燒結(jié)1.4.1.2 1.4.1.2 燒結(jié)燒結(jié)(shoji)(shoji)過(guò)程中的晶粒生長(zhǎng)過(guò)程中的晶粒生長(zhǎng) 與燒結(jié)與燒結(jié)(shoji)傳質(zhì)過(guò)程同時(shí)進(jìn)行傳質(zhì)過(guò)程同時(shí)進(jìn)行 2、晶粒生長(zhǎng)實(shí)質(zhì)、晶粒生長(zhǎng)實(shí)質(zhì) 晶粒長(zhǎng)大晶粒長(zhǎng)大不是不是小晶粒相互粘結(jié)，小晶粒相互粘結(jié)，而是而是晶界移動(dòng)的結(jié)果；晶界移動(dòng)的結(jié)果； 晶粒生長(zhǎng)取決于晶粒生長(zhǎng)取決于晶界移晶界移 動(dòng)的速率動(dòng)的速率。動(dòng)力：動(dòng)力：晶界兩邊物質(zhì)的自由焓之差晶界兩邊物質(zhì)的自由焓之差 G使使晶界向曲率中心晶界向曲率中心移動(dòng)；移動(dòng)；小晶粒長(zhǎng)大，界面能小晶粒長(zhǎng)大，界面能 晶界結(jié)構(gòu)晶界結(jié)構(gòu)(A)及原子躍遷的能量變化及原子躍遷的能量變化最

21、終：晶界平直化，界面兩側(cè)自由能相等最終：晶界平直化，界面兩側(cè)自由能相等為止。為止。第26頁(yè)/共51頁(yè)第二十六頁(yè)，共51頁(yè)。 晶粒長(zhǎng)大的幾何情況：晶粒長(zhǎng)大的幾何情況： 晶界上有界面能作用，晶粒形成一個(gè)與肥皂泡沫相似晶界上有界面能作用，晶粒形成一個(gè)與肥皂泡沫相似(xin s) 的三維陣列；的三維陣列； 邊界表面能相同，界面夾角呈邊界表面能相同，界面夾角呈1200夾角，晶粒呈正六邊形；夾角，晶粒呈正六邊形； 實(shí)際表面能不同，晶界有一定曲率，實(shí)際表面能不同，晶界有一定曲率， 使晶界向曲率中心使晶界向曲率中心 移動(dòng)。移動(dòng)。 晶界上雜質(zhì)、氣泡如果不與主晶相形成液相，晶界上雜質(zhì)、氣泡如果不與主晶相形成液相，

22、 則阻礙晶界移動(dòng)。則阻礙晶界移動(dòng)。 1.4 1.4 特種陶瓷特種陶瓷(toc)(toc)的燒結(jié)的燒結(jié)第27頁(yè)/共51頁(yè)第二十七頁(yè)，共51頁(yè)。晶界移動(dòng)晶界移動(dòng)(ydng) 氣孔位于氣孔位于晶界晶界上上移動(dòng)移動(dòng)(ydng)？阻礙？阻礙？影響因素：影響因素： 晶界曲率；晶界曲率； 氣孔直徑、數(shù)量；氣孔直徑、數(shù)量； 氣孔作為空位源向晶界擴(kuò)散的速度氣孔作為空位源向晶界擴(kuò)散的速度 氣孔內(nèi)氣體壓力氣孔內(nèi)氣體壓力(yl)大?。淮笮?； 包裹氣孔的晶粒數(shù)。包裹氣孔的晶粒數(shù)。1.4 1.4 特種陶瓷的燒結(jié)特種陶瓷的燒結(jié)1.4.1.2 1.4.1.2 燒結(jié)過(guò)程中的晶粒生長(zhǎng)燒結(jié)過(guò)程中的晶粒生長(zhǎng)第28頁(yè)/共51頁(yè)第二十八

23、頁(yè)，共51頁(yè)。1.4 1.4 特種陶瓷特種陶瓷(toc)(toc)的燒結(jié)的燒結(jié)一、特種陶瓷燒結(jié)理論一、特種陶瓷燒結(jié)理論二、燒結(jié)過(guò)程中的晶粒生長(zhǎng)二、燒結(jié)過(guò)程中的晶粒生長(zhǎng)(shngzhng)(shngzhng)三、陶瓷燒結(jié)過(guò)程的影響因素三、陶瓷燒結(jié)過(guò)程的影響因素 1.4.1 1.4.1 特種陶瓷特種陶瓷(toc)(toc)燒結(jié)概論燒結(jié)概論第29頁(yè)/共51頁(yè)第二十九頁(yè)，共51頁(yè)。1.4 1.4 特種特種(tzhng)(tzhng)陶瓷的燒結(jié)陶瓷的燒結(jié)1.4.1.3 1.4.1.3 陶瓷燒結(jié)過(guò)程的影響陶瓷燒結(jié)過(guò)程的影響(yngxing)(yngxing)因因素素 燒結(jié)溫度、時(shí)間和粉體粒度；燒結(jié)溫度、時(shí)

24、間和粉體粒度； 添加劑：促進(jìn)燒結(jié)；添加劑：促進(jìn)燒結(jié)； 阻滯劑：阻礙晶粒長(zhǎng)大，控制燒結(jié)速度阻滯劑：阻礙晶粒長(zhǎng)大，控制燒結(jié)速度(sd)； 燒結(jié)氣氛、壓力。燒結(jié)氣氛、壓力。第30頁(yè)/共51頁(yè)第三十頁(yè)，共51頁(yè)。1.4 1.4 特種陶瓷特種陶瓷(toc)(toc)的燒結(jié)的燒結(jié)1.4.1.3 1.4.1.3 陶瓷燒結(jié)過(guò)程陶瓷燒結(jié)過(guò)程(guchng)(guchng)的影響因素的影響因素一、燒結(jié)溫度和時(shí)間一、燒結(jié)溫度和時(shí)間(shjin)的影響的影響 1、燒結(jié)溫度、燒結(jié)溫度2、燒結(jié)時(shí)間、燒結(jié)時(shí)間T ，P蒸蒸，D擴(kuò)擴(kuò)，促進(jìn)燒結(jié)促進(jìn)燒結(jié)T 過(guò)高：過(guò)高：1）浪費(fèi)燃料，不經(jīng)濟(jì)；浪費(fèi)燃料，不經(jīng)濟(jì)； 2）促使二次再結(jié)晶，

25、使制品性能惡化；促使二次再結(jié)晶，使制品性能惡化； 3）液相量增多，液相量增多，急劇下降，使制品變形。急劇下降，使制品變形。延長(zhǎng)延長(zhǎng)t ，會(huì)不同程度的促進(jìn)燒結(jié)的完成；會(huì)不同程度的促進(jìn)燒結(jié)的完成；但是，在燒結(jié)后期，不合理的延長(zhǎng)但是，在燒結(jié)后期，不合理的延長(zhǎng)t，會(huì)加劇會(huì)加劇二次再二次再結(jié)晶結(jié)晶的作用，得不到致密的制品。的作用，得不到致密的制品。第31頁(yè)/共51頁(yè)第三十一頁(yè)，共51頁(yè)。二、原始二、原始(yunsh)粉料粒度的影響粉料粒度的影響 1、物料、物料(w lio)粒度粒度 r ，總表面能，總表面能，則：，則： 1）燒結(jié)推動(dòng)力）燒結(jié)推動(dòng)力； 2）原子擴(kuò)散距離）原子擴(kuò)散距離 ； 3）液相中的溶解度

26、）液相中的溶解度。使燒結(jié)使燒結(jié)(shoji)過(guò)程加速過(guò)程加速例如：例如：粒度粒度 r 由由2m 0.5m ，燒結(jié)速率，燒結(jié)速率 ，64倍倍 ，相當(dāng)于燒結(jié)溫度降低了相當(dāng)于燒結(jié)溫度降低了150300。 31rdtd1.4 1.4 特種陶瓷的燒結(jié)特種陶瓷的燒結(jié)1.4.1.3 1.4.1.3 陶瓷燒結(jié)過(guò)程的影響因素陶瓷燒結(jié)過(guò)程的影響因素第32頁(yè)/共51頁(yè)第三十二頁(yè)，共51頁(yè)。第33頁(yè)/共51頁(yè)第三十三頁(yè)，共51頁(yè)。三、外加劑的作用三、外加劑的作用(zuyng) 1、外加劑與燒結(jié)、外加劑與燒結(jié)(shoji)主體形成固溶體主體形成固溶體例如：在例如：在Al2O3燒結(jié)中，通常加入少量燒結(jié)中，通常加入少量Cr

27、2O3或或TiO2促進(jìn)燒結(jié)促進(jìn)燒結(jié)燒結(jié)時(shí)若有適當(dāng)?shù)囊合?，往往?huì)大大促進(jìn)顆粒重排燒結(jié)時(shí)若有適當(dāng)?shù)囊合?，往往?huì)大大促進(jìn)顆粒重排和傳質(zhì)過(guò)程。添加物能在較低溫度下產(chǎn)生液相以促進(jìn)燒結(jié)和傳質(zhì)過(guò)程。添加物能在較低溫度下產(chǎn)生液相以促進(jìn)燒結(jié)。2、外加劑與燒結(jié)主體形成液相、外加劑與燒結(jié)主體形成液相添加物本身熔點(diǎn)較低；添加物本身熔點(diǎn)較低；添加物與燒結(jié)物形成多元低共熔物。添加物與燒結(jié)物形成多元低共熔物。第34頁(yè)/共51頁(yè)第三十四頁(yè)，共51頁(yè)。3、外加劑與燒結(jié)、外加劑與燒結(jié)(shoji)主體形成化合物主體形成化合物 抑制抑制(yzh)晶粒長(zhǎng)大晶粒長(zhǎng)大例如：在例如：在Al2O3燒結(jié)中，加入燒結(jié)中，加入MgO或或MgF2，

28、高，高T下，形成下，形成MgAl2O4（尖晶石）。（尖晶石）。4、外加劑阻止晶型轉(zhuǎn)變、外加劑阻止晶型轉(zhuǎn)變有些氧化物在燒結(jié)時(shí)發(fā)生晶型轉(zhuǎn)變并伴有較大體積效應(yīng)有些氧化物在燒結(jié)時(shí)發(fā)生晶型轉(zhuǎn)變并伴有較大體積效應(yīng)，這就會(huì)使燒結(jié)致密化發(fā)生困難，并容易引起坯體開(kāi)裂；，這就會(huì)使燒結(jié)致密化發(fā)生困難，并容易引起坯體開(kāi)裂；這時(shí)若能選用適宜的掭加物加以抑制，即可促進(jìn)燒結(jié)。這時(shí)若能選用適宜的掭加物加以抑制，即可促進(jìn)燒結(jié)。例如：在例如：在ZrO2中加入中加入5的的CaO。第35頁(yè)/共51頁(yè)第三十五頁(yè)，共51頁(yè)。1.4 1.4 特種陶瓷特種陶瓷(toc)(toc)的燒結(jié)的燒結(jié)一、特種陶瓷一、特種陶瓷(toc)(toc)的燒結(jié)

29、概論的燒結(jié)概論二、特種陶瓷二、特種陶瓷(toc)(toc)的燒結(jié)方法的燒結(jié)方法 第36頁(yè)/共51頁(yè)第三十六頁(yè)，共51頁(yè)。1.4 1.4 特種特種(tzhng)(tzhng)陶瓷的燒結(jié)陶瓷的燒結(jié)1.4.2 1.4.2 特種特種(tzhng)(tzhng)陶瓷的燒結(jié)方法陶瓷的燒結(jié)方法 普通燒結(jié)普通燒結(jié) 低溫?zé)Y(jié)低溫?zé)Y(jié) 熱壓燒結(jié)熱壓燒結(jié) 氣氛燒結(jié)氣氛燒結(jié) 反應(yīng)燒結(jié)反應(yīng)燒結(jié) 其它燒結(jié)方法其它燒結(jié)方法第37頁(yè)/共51頁(yè)第三十七頁(yè)，共51頁(yè)。1.普通燒結(jié)（常壓燒結(jié)）：普通燒結(jié)（常壓燒結(jié)）：2. 又稱無(wú)壓燒結(jié)。屬于在大氣壓條件下坯體自由又稱無(wú)壓燒結(jié)。屬于在大氣壓條件下坯體自由燒結(jié)的過(guò)程燒結(jié)的過(guò)程(guch

30、ng)。在無(wú)外加動(dòng)力下材料開(kāi)始燒。在無(wú)外加動(dòng)力下材料開(kāi)始燒結(jié)，溫度一般達(dá)到材料的熔點(diǎn)結(jié)，溫度一般達(dá)到材料的熔點(diǎn).即可。在此即可。在此溫度下固相燒結(jié)能引起足夠原子擴(kuò)散，液相燒結(jié)可促溫度下固相燒結(jié)能引起足夠原子擴(kuò)散，液相燒結(jié)可促使液相形成或由化學(xué)反應(yīng)產(chǎn)生液相促進(jìn)擴(kuò)散和粘滯流使液相形成或由化學(xué)反應(yīng)產(chǎn)生液相促進(jìn)擴(kuò)散和粘滯流動(dòng)的發(fā)生。動(dòng)的發(fā)生。 3. 1.4 1.4 特種陶瓷特種陶瓷(toc)(toc)的燒結(jié)的燒結(jié)1.4.2 1.4.2 特種陶瓷的燒結(jié)特種陶瓷的燒結(jié)(shoji)(shoji)方法方法第38頁(yè)/共51頁(yè)第三十八頁(yè)，共51頁(yè)。1.普通普通(ptng)燒結(jié)（常壓燒結(jié)）：燒結(jié)（常壓燒結(jié)）：1.

31、4 1.4 特種特種(tzhng)(tzhng)陶瓷的燒結(jié)陶瓷的燒結(jié)1.4.2 1.4.2 特種陶瓷的燒結(jié)特種陶瓷的燒結(jié)(shoji)(shoji)方法方法高溫隧道窯高溫隧道窯第39頁(yè)/共51頁(yè)第三十九頁(yè)，共51頁(yè)。1. 普通普通(ptng)燒結(jié)（常壓燒結(jié)）：燒結(jié)（常壓燒結(jié)）：1.4 1.4 特種陶瓷特種陶瓷(toc)(toc)的燒結(jié)的燒結(jié)1.4.2 1.4.2 特種特種(tzhng)(tzhng)陶瓷的燒結(jié)方法陶瓷的燒結(jié)方法實(shí)驗(yàn)用電爐實(shí)驗(yàn)用電爐第40頁(yè)/共51頁(yè)第四十頁(yè)，共51頁(yè)。1. 普通普通(ptng)燒結(jié)（常壓燒結(jié)）：燒結(jié)（常壓燒結(jié)）：1.4 1.4 特種陶瓷特種陶瓷(toc)(toc

32、)的燒結(jié)的燒結(jié)1.4.2 1.4.2 特種陶瓷的燒結(jié)特種陶瓷的燒結(jié)(shoji)(shoji)方法方法最高使用溫度最高使用溫度2500專門(mén)用于高新材料的燒結(jié)專門(mén)用于高新材料的燒結(jié),如常壓燒結(jié)碳化硅、氮如常壓燒結(jié)碳化硅、氮化化硅、其他復(fù)合材料的燒結(jié)硅、其他復(fù)合材料的燒結(jié)。HTF-300無(wú)壓燒結(jié)碳化硅生產(chǎn)爐無(wú)壓燒結(jié)碳化硅生產(chǎn)爐第41頁(yè)/共51頁(yè)第四十一頁(yè)，共51頁(yè)。1.4 1.4 特種特種(tzhng)(tzhng)陶瓷的燒結(jié)陶瓷的燒結(jié)1.4.2 1.4.2 特種陶瓷的燒結(jié)特種陶瓷的燒結(jié)(shoji)(shoji)方法方法2 2、低溫?zé)Y(jié)、低溫?zé)Y(jié)(shoji)(shoji)（p74)p74) 低

33、溫?zé)Y(jié)低溫?zé)Y(jié)(shoji)(shoji)方法主要有以下幾種：方法主要有以下幾種： 1 1）引入添加劑；）引入添加劑； 使晶格空位增加，易于擴(kuò)散；使晶格空位增加，易于擴(kuò)散； 使液相在較低的溫度下生成，使晶使液相在較低的溫度下生成，使晶體能粘性流動(dòng)。體能粘性流動(dòng)。 2 2）壓力燒結(jié)）壓力燒結(jié)(shoji)(shoji)（熱壓燒結(jié)（熱壓燒結(jié)(shoji)(shoji)）；）； 3 3）使用易于燒結(jié)）使用易于燒結(jié)(shoji)(shoji)的粉料（如超的粉料（如超細(xì)粉）細(xì)粉）第42頁(yè)/共51頁(yè)第四十二頁(yè)，共51頁(yè)。1.4 1.4 特種陶瓷特種陶瓷(toc)(toc)的燒結(jié)的燒結(jié)1.4.2 1.4.2

34、 特種陶瓷的燒結(jié)方法特種陶瓷的燒結(jié)方法3 3、熱壓燒結(jié)、熱壓燒結(jié) 對(duì)于同一材料對(duì)于同一材料(cilio)(cilio)而言，壓力燒結(jié)而言，壓力燒結(jié)與常壓燒結(jié)相比，燒結(jié)溫度低的多，燒結(jié)體中與常壓燒結(jié)相比，燒結(jié)溫度低的多，燒結(jié)體中氣孔率也低，所得的燒結(jié)體致密。且較低的溫氣孔率也低，所得的燒結(jié)體致密。且較低的溫度抑制了晶粒生長(zhǎng)，具有較高的強(qiáng)度。度抑制了晶粒生長(zhǎng)，具有較高的強(qiáng)度。 一般一般(ybn)(ybn)熱壓法熱壓法 高溫等靜壓法高溫等靜壓法第43頁(yè)/共51頁(yè)第四十三頁(yè)，共51頁(yè)。1.4 1.4 特種陶瓷特種陶瓷(toc)(toc)的燒結(jié)的燒結(jié)1.4.2 1.4.2 特種特種(tzhng)(tzh

35、ng)陶瓷的燒結(jié)方法陶瓷的燒結(jié)方法3 3、熱壓燒結(jié)、熱壓燒結(jié) 一般熱壓法一般熱壓法 是對(duì)較難燒結(jié)的粉料或生坯在模具內(nèi)施加壓力，同時(shí)升溫?zé)Y(jié)的工藝。加壓操作有：恒壓法；分段(fn dun)加壓法；高溫加壓法；真空熱壓法；氣氛熱壓法；連續(xù)熱壓法等。熱壓裝置示意圖熱壓裝置示意圖第44頁(yè)/共51頁(yè)第四十四頁(yè)，共51頁(yè)。1.4 1.4 特種陶瓷特種陶瓷(toc)(toc)的燒結(jié)的燒結(jié)1.4.2 1.4.2 特種陶瓷特種陶瓷(toc)(toc)的燒結(jié)方法的燒結(jié)方法3 3、熱壓燒結(jié)、熱壓燒結(jié) 一般熱壓法一般熱壓法真空真空(zhnkng)熱壓燒結(jié)爐熱壓燒結(jié)爐主要技術(shù)參數(shù)：主要技術(shù)參數(shù)： 1.最高溫度：最高溫度

36、：2000（也可做（也可做2300）2.工作區(qū)尺寸：工作區(qū)尺寸：160160mm3.額定功率：額定功率：40KW4.極限真空度：極限真空度：6.6710-3Pa5.液壓系統(tǒng)壓強(qiáng)：液壓系統(tǒng)壓強(qiáng)：16MPa6.壓力輸入：電動(dòng)壓力線性可調(diào)壓力輸入：電動(dòng)壓力線性可調(diào)7.壓頭直徑：壓頭直徑：80-120mm（由用戶選擇）（由用戶選擇）8.顯示方式：位移、壓力數(shù)字顯示顯示方式：位移、壓力數(shù)字顯示第45頁(yè)/共51頁(yè)第四十五頁(yè)，共51頁(yè)。1.4 1.4 特種特種(tzhng)(tzhng)陶瓷的燒結(jié)陶瓷的燒結(jié)1.4.2 1.4.2 特種陶瓷的燒結(jié)方法特種陶瓷的燒結(jié)方法3 3、熱壓燒結(jié)、熱壓燒結(jié) 高溫等靜壓法高溫等靜壓法 該方法適合制作形狀較復(fù)雜的制品，而且該方法適合制作形狀較復(fù)雜的制品，而且材料的性能隨著材料的性能隨著(su zhe)(su zhe)制品密度均勻性制品密度均勻性的改善而提高，比一般冷壓燒結(jié)的制品強(qiáng)度的改善而提高，比一般冷壓燒結(jié)的制品強(qiáng)度可提高可提高30%-50%30%-50%，比一般熱壓燒結(jié)可提高，比一般熱壓燒結(jié)可提高10%-10%-1