燒結(jié)理論簡(jiǎn)介課件

燒結(jié)理論簡(jiǎn)介燒結(jié)理論簡(jiǎn)介燒結(jié)理論簡(jiǎn)介燒結(jié)理論簡(jiǎn)介燒結(jié)理論簡(jiǎn)介燒結(jié)理論簡(jiǎn)介1燒結(jié)理論簡(jiǎn)介課件燒結(jié)材料性質(zhì)結(jié)構(gòu)化學(xué)組成、礦物組成顯微結(jié)構(gòu)晶粒尺寸分布?xì)饪壮叽绶植季Ы珞w積分?jǐn)?shù)改變目的：粉狀物料變成致密體。陶瓷、耐火材料、粉沫冶金、超高溫材料……現(xiàn)代無機(jī)材料如：功能瓷：熱、聲、光、電、磁、生物特性。結(jié)構(gòu)瓷：耐磨、彎曲、強(qiáng)度、韌性……應(yīng)用燒結(jié)材料性質(zhì)結(jié)構(gòu)化學(xué)組成、礦物組成顯微結(jié)構(gòu)晶粒尺寸分如何改變材料性質(zhì)：

1、斷裂強(qiáng)度晶粒尺寸G強(qiáng)度2、氣孔強(qiáng)度(應(yīng)力集中點(diǎn))；透明度(散射)；鐵電性和磁性。如何改變材料性質(zhì)：斷裂強(qiáng)度晶粒尺寸G強(qiáng)度2燒結(jié)理論簡(jiǎn)介課件主要內(nèi)容1、燒結(jié)推動(dòng)力及模型

2、固相燒結(jié)和液相燒結(jié)過程中的四種基本傳質(zhì)產(chǎn)生的原因、條件、特點(diǎn)和動(dòng)力學(xué)方程。3、燒結(jié)過程中晶粒生長(zhǎng)與二次再結(jié)晶的控制。4、影響燒結(jié)的因素。主要內(nèi)容收縮a收縮b收縮無氣孔的多晶體c說明：a:顆粒聚焦b:開口堆積體中顆粒中心逼近c(diǎn):封閉堆積體中顆粒中心逼近燒結(jié)現(xiàn)象示意圖§14－1概述收縮a收縮b收縮無氣孔的c說明：燒結(jié)現(xiàn)象示意圖§14－1a)燒結(jié)前b)燒結(jié)后圖鐵粉燒結(jié)的SEM照片a)燒結(jié)前燒結(jié)過程中性質(zhì)的變化：燒結(jié)過程中性質(zhì)的變化：一、燒結(jié)的定義及分類物理性質(zhì)變化：V、氣孔率、強(qiáng)度、致密度……定義1：一種或多種粉末經(jīng)成型，在加熱到一定溫度后開始收縮，在低于熔點(diǎn)溫度下變成致密、堅(jiān)硬的燒結(jié)體。缺點(diǎn)：只描述宏觀變化，未揭示本質(zhì)。定義2：由于分子或原子的吸引，通過加熱使粉體產(chǎn)生顆粒粘結(jié)，經(jīng)過物質(zhì)遷移使粉末產(chǎn)生強(qiáng)度并致密化和再結(jié)晶的過程。衡量燒結(jié)的指標(biāo)：收縮率、氣孔率、吸水率、相對(duì)密度一、燒結(jié)的定義及分類

按照燒結(jié)時(shí)是否出現(xiàn)液相，可將燒結(jié)分為兩類：

固相燒結(jié)液相燒結(jié)燒結(jié)溫度下基本上無液相出現(xiàn)的燒結(jié)，如高純氧化物之間的燒結(jié)過程。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)。近年來，在研制特種結(jié)構(gòu)材料和功能材料的同時(shí)，產(chǎn)生了一些新型燒結(jié)方法。如熱壓燒結(jié)，放電等離子體燒結(jié)，微波燒結(jié)等。按照燒結(jié)時(shí)是否出現(xiàn)液相，可將燒結(jié)分為兩類：固相燒結(jié)液相燒結(jié)圖1熱壓爐圖1熱壓爐圖2放電等離子體燒結(jié)爐（SPS）圖2放電等離子體燒結(jié)爐（SPS）圖3氣壓燒結(jié)爐（GPS）圖3氣壓燒結(jié)爐（GPS）圖4微波燒結(jié)爐圖4微波燒結(jié)爐燒結(jié)理論簡(jiǎn)介課件燒結(jié)理論簡(jiǎn)介課件二、與燒結(jié)有關(guān)的一些概念

1、燒結(jié)與燒成燒成：在一定的溫度范圍內(nèi)燒制成致密體的過程。燒結(jié)：粉料經(jīng)加熱而致密化的簡(jiǎn)單物理過程。

2、燒結(jié)與熔融燒結(jié)：至少一組元為固態(tài)

熔融：固體熔化成熔體

3、燒結(jié)與固相反應(yīng)相同點(diǎn)：反應(yīng)進(jìn)行溫度均低于熔點(diǎn)不同點(diǎn)：是否為化學(xué)反應(yīng)二、與燒結(jié)有關(guān)的一些概念3、燒結(jié)與固相反應(yīng)三、燒結(jié)過程推動(dòng)力

粉狀物料的表面能>多晶燒結(jié)體的晶界能

*燒結(jié)能否自發(fā)進(jìn)行？

結(jié)論：由于燒結(jié)推動(dòng)力與相變和化學(xué)反應(yīng)的能量相比，很小，因而不能自發(fā)進(jìn)行，必須加熱!!三、燒結(jié)過程推動(dòng)力結(jié)論：由于燒結(jié)推動(dòng)力與相變和化學(xué)例：Al2O3:兩者差別較大，易燒結(jié)；共價(jià)化合物如Si3N4、SiC、AlN難燒結(jié)。*燒結(jié)難易程度的判斷：愈小愈易燒結(jié)，反之難燒結(jié)。例：*燒結(jié)難易程度的判斷：愈小愈易燒結(jié)，反之難燒結(jié)。*推動(dòng)力與顆粒細(xì)度的關(guān)系：

顆粒堆積后，有很多細(xì)小氣孔彎曲表面由于表面張力而產(chǎn)生壓力差，

結(jié)論：粉料愈細(xì)，由曲率而引起的燒結(jié)推動(dòng)力愈大!!*推動(dòng)力與顆粒細(xì)度的關(guān)系：結(jié)論：粉料愈細(xì)，由曲率而四、燒結(jié)模型1945年以前：粉體壓塊

1945年后，G.C.Kuczynski(庫津斯基)提出：雙球模型

中心距不變中心距縮短四、燒結(jié)模型中中§14－2固態(tài)燒結(jié)對(duì)象：?jiǎn)我环垠w的燒結(jié)。主要傳質(zhì)方式：蒸發(fā)－凝聚擴(kuò)散§14－2固態(tài)燒結(jié)對(duì)象：?jiǎn)我环垠w的一、蒸發(fā)－凝聚傳質(zhì)rx表面張力能使凹、凸表面處的蒸氣壓P分別低于和高于平面表面處的蒸氣壓Po，并可以用開爾文本公式表達(dá)：對(duì)于球形表面（1）對(duì)于非球形表面（2）表面凹凸不平的固體顆粒，其凸處呈正壓，凹處呈負(fù)壓，故存在著使物質(zhì)自凸處向凹處遷移。一、蒸發(fā)－凝聚傳質(zhì)rx表面張力能使凹、凸表面處的蒸氣壓P分別存在范圍：在高溫下蒸汽壓較大的系統(tǒng)(NaClKClBeOPbO)。硅酸鹽材料不多見。傳質(zhì)原因：曲率差別產(chǎn)生P條件：顆粒足夠小，r<10m定量關(guān)系：P～存在范圍：在高溫下蒸汽壓較大的系統(tǒng)(NaClKCl根據(jù)燒結(jié)的模型(雙球模型中心距不變)蒸發(fā)－凝聚機(jī)理(凝聚速率＝頸部體積增加)球形顆粒接觸面積頸部生長(zhǎng)速率關(guān)系式討論：1、x/r～t1/3，證明初期x/r增大很快，但時(shí)間延長(zhǎng)，很快停止。

說明：此類傳質(zhì)不能靠延長(zhǎng)時(shí)間達(dá)到燒結(jié)。t2、溫度T增加，有利于燒結(jié)。3、顆粒粒度，愈小燒結(jié)速率愈大。4、特點(diǎn)：燒結(jié)時(shí)頸部擴(kuò)大，氣孔形狀改變，但雙球之間中心距不變，因此坯體不發(fā)生收縮，密度不變。根據(jù)燒結(jié)的模型(雙球模型中心距不變)球形顆粒接觸面積頸部二、擴(kuò)散傳質(zhì)

對(duì)象：多數(shù)固體材料，由于其蒸汽壓低。(一)、頸部應(yīng)力模型(見書圖14－6)

二、擴(kuò)散傳質(zhì)說明：頸部應(yīng)力主要由(張應(yīng)力)理想狀況實(shí)際狀況顆粒尺寸、形狀、堆積方式不同，

頸部形狀不規(guī)則接觸點(diǎn)局部產(chǎn)生剪應(yīng)力晶界滑移，顆粒重排堆積密度，氣孔率，坯體收縮(但顆粒形狀不變，氣孔不可能完全消除。)頸部應(yīng)力說明：頸部應(yīng)力主要由(張應(yīng)力)理實(shí)際狀況顆粒尺寸、形狀、堆積(二)、顆粒中心靠近機(jī)理

中心距縮短，必有物質(zhì)向氣孔遷移，氣孔作為空位源。

空位消失的部位：自由表面、晶界、位錯(cuò)?？疾榭瘴粷舛茸兓?/p>

(二)、顆粒中心靠近機(jī)理有應(yīng)力存在時(shí)空位形成所需的附加功(有張應(yīng)力時(shí))(有壓應(yīng)力時(shí))空位形成能：無應(yīng)力時(shí)：EV結(jié)論：張應(yīng)力區(qū)空位形成能<無應(yīng)力區(qū)<壓應(yīng)力區(qū)，因而有濃度差異。1、引起空位濃度差異的原因有應(yīng)力存在時(shí)空位形成所需的附加功(有張應(yīng)力時(shí))(有壓應(yīng)力時(shí))2、不同區(qū)域濃度2、不同區(qū)域濃度自頸部到接觸點(diǎn)濃度差：1C=Ct－Cc自頸部到內(nèi)部濃度差：2C=Ct－C0結(jié)論：Ct>C0>Cc

1C>2C從式可見，在一定溫度下空位濃度差是與表面張力成比例的，因此由擴(kuò)散機(jī)理進(jìn)行的燒結(jié)過程，其推動(dòng)力也是表面張力。自頸部到接觸點(diǎn)濃度差：1C=Ct－Cc自頸部到內(nèi)部濃度3、擴(kuò)散途徑(結(jié)論：Ct>C0>Cc

1C>2C)空位擴(kuò)散：優(yōu)先由頸表面接觸點(diǎn)；

其次由頸表面內(nèi)部擴(kuò)散原子擴(kuò)散：與空位擴(kuò)散方向相反，擴(kuò)散終點(diǎn)：頸部。擴(kuò)散途徑：(參見P264，圖14－8)表面擴(kuò)散界面擴(kuò)散體積擴(kuò)散3、擴(kuò)散途徑(結(jié)論：Ct>C0>燒結(jié)理論簡(jiǎn)介課件燒結(jié)理論簡(jiǎn)介課件燒結(jié)理論簡(jiǎn)介課件(三)、擴(kuò)散傳質(zhì)的動(dòng)力學(xué)關(guān)系1、初期：表面擴(kuò)散顯著。(因?yàn)楸砻鏀U(kuò)散溫度<<體積擴(kuò)散溫度)例：Al2O3T體積＝900℃；T表面＝330℃特點(diǎn)：氣孔率大，收縮約1％。原因：表面擴(kuò)散促使空隙表面光滑和氣孔球形化，對(duì)空隙的消失和燒結(jié)體收縮無明顯影響。

(三)、擴(kuò)散傳質(zhì)的動(dòng)力學(xué)關(guān)系1、初期：表面擴(kuò)散顯著頸部生長(zhǎng)速率換成體積收縮或線收縮：(中心距逼近速率)頸部生長(zhǎng)速率換成體積收縮或線收縮：(中心距逼近速率)

討論因素以擴(kuò)散為主的初始燒結(jié)中，影響：(1)、燒結(jié)時(shí)間：tAl2O31300℃原因：討論因素以擴(kuò)散為主的初始燒結(jié)中，影響：tAl2O31(2)、原料起始粒度：00.050.100.150.200.250.50.40.30.20.1在1600℃燒結(jié)100hAl2O3的顆粒尺寸對(duì)接觸面積生長(zhǎng)的影響說明：在擴(kuò)散傳質(zhì)的燒結(jié)過程中，控制起始粒度很重要。(2)、原料起始粒度：00.050.10(3)、溫度對(duì)燒結(jié)過程的決定性作用。Y：燒結(jié)收縮率L/LK：燒結(jié)速率常數(shù)；t：燒結(jié)時(shí)間。公式變形前提：溫度和粒徑恒定燒結(jié)活化能Q值自擴(kuò)散系數(shù)隨溫度升高明顯增大(3)、溫度對(duì)燒結(jié)過程的決定性作用。Y：燒結(jié)收縮率L/2、中期晶界和晶格擴(kuò)散顯著。

特點(diǎn)：氣孔率降為5％，收縮率達(dá)80％～90％。原因：顆粒粘結(jié)，頸部擴(kuò)大，氣孔形狀由不規(guī)則圓柱形管道，且相互連通；

晶界開始移動(dòng)；晶粒正常生長(zhǎng)。

由于頸部生長(zhǎng)使球形顆粒逐漸變成多面體，此時(shí)晶粒分布及空間堆積方式等均很復(fù)雜，科布爾圖提出多面體模型2、中期晶界和晶格擴(kuò)散顯著。Coble的多面體模型(十四面體)

十四面體模型由正八面體沿其頂點(diǎn)在邊長(zhǎng)1/3處截去一部分而得到，截后有6個(gè)四邊形8個(gè)六邊形的面，這種多面體可按體心立方緊密堆積在一起。緊密堆積時(shí)，多面體的每個(gè)邊為三個(gè)多面體所共有，它們之間近似形成一個(gè)圓柱形氣孔、氣孔表面為空位源。每個(gè)頂點(diǎn)為四個(gè)多面體所共有。

圖十四面體模型及十二面體模型Coble的多面體模型(十四面體)

十四面體模型由正八面體氣孔率與時(shí)間t成一次方關(guān)系，致密化速度快。氣孔率燒結(jié)時(shí)間燒結(jié)進(jìn)入中期時(shí)間由此可見氣孔率與時(shí)間t成一次方關(guān)系，致密化速度快。氣孔率燒結(jié)時(shí)間燒結(jié)3、后期特點(diǎn)：氣孔完全孤立，晶粒已明顯長(zhǎng)大，坯體收縮率達(dá)90％～100％。相對(duì)密度1.00.90.80.70101001000t(min)1460℃1550℃1460℃1430℃結(jié)論：中期和后期無明顯差異。均呈線性關(guān)系。3、后期相1.0010§14－3液相參與的燒結(jié)一、特點(diǎn)和類型

定義：凡有液相參加的燒結(jié)過程

對(duì)比：液相燒結(jié)與固相燒結(jié)共同點(diǎn)：推動(dòng)力（能量差）、過程（顆粒重排、氣孔填充、晶粒生長(zhǎng)等）；

異同點(diǎn)：流動(dòng)傳質(zhì)比擴(kuò)散傳質(zhì)快，液相燒結(jié)致密化速率高、溫度低。

影響液相燒結(jié)的因素：液相數(shù)量、性質(zhì)（粘度和表面張力）、液固潤(rùn)濕性、固相在液相中的溶解度§14－3液相參與的燒結(jié)一、特點(diǎn)和類型二、流動(dòng)傳質(zhì)1、粘性流動(dòng)(粘性蠕變傳質(zhì))

(1)定義：由于高溫下粘性液體出現(xiàn)牛頓型流動(dòng)而產(chǎn)生的傳質(zhì)dv/dx剪應(yīng)力f牛頓型賓漢型剪應(yīng)力f塑流型對(duì)比：粘性蠕變擴(kuò)散傳質(zhì)相同點(diǎn)在應(yīng)力作用下，由空位的定向流動(dòng)而引起。整排原子沿應(yīng)力方向移動(dòng)。一個(gè)質(zhì)點(diǎn)的遷移區(qū)別點(diǎn)受到剪切應(yīng)力即開始流動(dòng)，剪切速度與剪切應(yīng)力成正比，當(dāng)應(yīng)力消除后，變形不復(fù)原的流動(dòng)二、流動(dòng)傳質(zhì)dv/dx剪應(yīng)力f牛頓型賓漢型剪應(yīng)力f塑流型對(duì)比孤立氣孔適用全過程總結(jié)：影響粘性流動(dòng)傳質(zhì)的三參數(shù)粘性流動(dòng)坯體內(nèi)的收縮方程：(近似法)孤立氣孔適用全過程總結(jié)：影響粘性流動(dòng)傳質(zhì)的三參數(shù)粘性流動(dòng)坯體實(shí)線：表示由式計(jì)算結(jié)果。虛線：表示由式計(jì)算結(jié)果。文章中的具體應(yīng)用實(shí)線：表示由式計(jì)算結(jié)果。虛線：表示由式計(jì)算結(jié)果。文章中的具2、塑性流動(dòng)(L少)剪應(yīng)力f塑流型2、塑性流動(dòng)(L少)剪應(yīng)力f塑流型討論：(1)、屈服值fd/dt；(2)、f=0時(shí)，屬粘性流動(dòng)，是牛頓型；(3)、當(dāng)[]0，d/dt0，此時(shí)即為終點(diǎn)密度；(4)、為達(dá)到致密燒結(jié)，應(yīng)選擇最小的r、和較大的。討論：三、溶解－沉淀傳質(zhì)液相多固相在液相內(nèi)有顯著的可溶性液體潤(rùn)濕固相1、條件2.定義三、溶解－沉淀傳質(zhì)液相多1、條件2.定義3、推動(dòng)力：表面能顆粒之間形成的毛細(xì)管力。每個(gè)顆粒之間的空間都組成一系列毛細(xì)管。表面能（表面張力）以毛細(xì)管力的方式使顆粒拉緊，毛細(xì)管中的熔體起著把分散在其中的固態(tài)顆粒結(jié)合起來的作用。實(shí)驗(yàn)結(jié)果：0.1～1m的顆粒中間充滿硅酸鹽液相，其P=1.23～12.3MPa。

毛細(xì)管力造成的燒結(jié)推動(dòng)力很大!!3、推動(dòng)力：表面能顆粒之間形成的毛細(xì)管力。每個(gè)顆粒之間A第一階段：顆粒重排A第一階段：顆粒重排B溶解－沉淀傳質(zhì)P114B溶解－沉淀傳質(zhì)P114影響此種燒結(jié)機(jī)理的因素：時(shí)間顆粒的起始粒度溶解度潤(rùn)濕性液相數(shù)量燒結(jié)溫度。影響此種燒結(jié)機(jī)理的因素：時(shí)間*四、各種傳質(zhì)機(jī)理分析比較

傳質(zhì)方式蒸發(fā)-凝聚擴(kuò)散流動(dòng)溶解-沉淀原因壓力差空位濃度差應(yīng)力-應(yīng)變?nèi)芙舛葪l件△P＞10～1Par＜10μm△C＞n0/Nr＜5μm粘性流動(dòng)粘度小塑性流動(dòng)ι＞η可觀的液相量溶解度大固液潤(rùn)濕特點(diǎn)蒸發(fā)-凝聚△L/L=0擴(kuò)散中心距縮短流動(dòng)并引起顆粒重排致密化速率高溶解-沉淀傳質(zhì)同時(shí)又是晶粒生長(zhǎng)公式工藝控制溫度、粒度溫度、粒度粘度、粒度溫度、液相數(shù)量、粘度、粒度*四、各種傳質(zhì)機(jī)理分析比較傳質(zhì)方式蒸發(fā)-凝聚燒結(jié)理論簡(jiǎn)介課件§14－4晶粒生長(zhǎng)與二次再結(jié)晶定義：晶粒生長(zhǎng)：材料熱處理時(shí)，平均晶粒連續(xù)增大的過程。

二次再結(jié)晶－－(晶粒異常生長(zhǎng)或晶粒不連續(xù)生長(zhǎng))

少數(shù)巨大晶體在細(xì)晶消耗時(shí)成核-長(zhǎng)大過程?！?4－4晶粒生長(zhǎng)與二次再結(jié)晶定義：一、晶粒生長(zhǎng)1、實(shí)質(zhì)晶粒長(zhǎng)大不是小晶粒相互粘結(jié)，而是晶界移動(dòng)的結(jié)果；晶粒生長(zhǎng)取決于晶界移動(dòng)的速率。動(dòng)力：晶界兩邊物質(zhì)的自由焓之差G使晶界向曲率中心移動(dòng)；小晶粒長(zhǎng)大，界面能晶界結(jié)構(gòu)(A)及原子躍遷的能量變化最終：晶界平直化，界面兩側(cè)自由能相等為止。一、晶粒生長(zhǎng)動(dòng)力：晶界結(jié)構(gòu)(A)及原子躍遷的能量變化最終：晶晶界移動(dòng)速率（晶粒生長(zhǎng)取決于晶界移動(dòng)速率）溫度越高，曲率半徑越小，晶界向其曲率中心移動(dòng)的速率也越快。晶界移動(dòng)速率（晶粒生長(zhǎng)取決于晶界移動(dòng)速率）溫度越高，曲率半徑2、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)與肥皂泡沫相似的三維陣列；

邊界表面能相同，界面夾角呈1200夾角，晶粒呈正六邊形；實(shí)際表面能不同，晶界有一定曲率，使晶界向曲率中心移動(dòng)。

晶界上雜質(zhì)、氣泡如果不與主晶相形成液相，則阻礙晶界移動(dòng)。2、晶粒長(zhǎng)大的幾何情況：晶粒長(zhǎng)大定律：t=0時(shí)，晶粒平均尺寸討論：(1)、當(dāng)晶粒生長(zhǎng)后期(理論)：D>>D0(2)、實(shí)際：直線斜率為1/2～1/3，且更接近于1/3。

原因：晶界移動(dòng)時(shí)遇到雜質(zhì)或氣孔而限制了晶粒的生長(zhǎng)。界面通過夾雜物時(shí)形狀變化晶粒長(zhǎng)大定律：t=0時(shí)，晶粒平均尺寸討論：(2)、實(shí)際：直線3、晶界移動(dòng)

氣孔位于晶界上移動(dòng)？阻礙？影響因素：晶界曲率；氣孔直徑、數(shù)量；氣孔作為空位源向晶界擴(kuò)散的速度氣孔內(nèi)氣體壓力大??；包裹氣孔的晶粒數(shù)。3、晶界移動(dòng)氣孔位于晶界上移動(dòng)？影響因素：燒結(jié)理論簡(jiǎn)介課件(A)Vb=0(B)Vb=Vp(C)Vb>Vp_晶界移動(dòng)方向氣孔移動(dòng)方向Vb－晶界移動(dòng)速度；Vp－氣孔移動(dòng)速度。氣孔通過空位傳遞而匯集或消失。實(shí)現(xiàn)燒結(jié)體的致密化。于燒結(jié)體致密化不利。初期中、后期后期(A)Vb=0后期：當(dāng)Vp=Vb時(shí)，A：要嚴(yán)格控制溫度。B：在晶界上產(chǎn)生少量液相，可抑制晶粒長(zhǎng)大。原因：界面移動(dòng)推動(dòng)力降低，擴(kuò)散距離增加。后期：當(dāng)Vp=Vb時(shí)，A：要嚴(yán)格控制溫度。B：在晶界上產(chǎn)生少4、討論：坯體理論密度與實(shí)際密度存在差異的原因？晶粒長(zhǎng)大是否無止境？(1)存在因素：氣孔不能完全排除。隨燒結(jié)進(jìn)行，T升高，氣孔逐漸縮小，氣孔內(nèi)壓增大，當(dāng)?shù)扔?/r時(shí)，燒結(jié)停止。但溫度繼續(xù)升高，引起膨脹，對(duì)燒結(jié)不利。(2)采取措施氣氛燒結(jié)、真空燒結(jié)、熱壓燒結(jié)等。4、討論：坯體理論密度與實(shí)際密度存在差異的原因？(1)存討論：a、(3)晶粒生長(zhǎng)極限尺寸d－夾雜物或氣孔的平均直徑f－夾雜物或氣孔的體積分?jǐn)?shù)Dl－晶粒正常生長(zhǎng)時(shí)的極限尺寸原因：相遇幾率小。b、初期：f很大，d小，D0>Dl，所以晶粒不會(huì)長(zhǎng)大；

中期：f下降，d增大，Dl增大。當(dāng)D0<Dl，晶粒開始均勻生長(zhǎng)。后期：一般f=10%時(shí)，晶粒停止生長(zhǎng)。普通燒結(jié)中坯體終點(diǎn)密度低于理論密度的原因。討論：(3)晶粒生長(zhǎng)極限尺寸d－夾雜物或氣孔的平均直徑原二、二次再結(jié)晶二次再結(jié)晶是坯體中少數(shù)大晶粒尺寸的異常增加，其結(jié)果是個(gè)別晶粒的尺寸增加，這是區(qū)別于正常的晶粒長(zhǎng)大的。概念：二、二次再結(jié)晶二次再結(jié)晶是坯體中少數(shù)大晶粒尺寸的異常增加，其燒結(jié)理論簡(jiǎn)介課件晶粒異常長(zhǎng)大的根源：造成二次再結(jié)晶的原因主要是原始物料粒度不均勻及燒結(jié)溫度偏高晶粒異常長(zhǎng)大的根源：造成二次再結(jié)晶的原因主要是原始物料粒度不控制溫度(抑制晶界移動(dòng)速率)；起始粉料粒度分布均勻；加入少量晶界移動(dòng)抑制劑（MgO加入到Al2O3）。晶粒生長(zhǎng)公式為：采取措施：控制溫度(抑制晶界移動(dòng)速率)；晶粒生長(zhǎng)公式為：采取措施：燒結(jié)理論簡(jiǎn)介課件三、晶界在燒結(jié)中的應(yīng)用晶界上溶質(zhì)的偏聚可以延緩晶界的移動(dòng)。晶界對(duì)擴(kuò)散傳質(zhì)燒結(jié)過程是有利的。三、晶界在燒結(jié)中的應(yīng)用晶界上溶質(zhì)的偏聚可以延緩晶界的移動(dòng)。§14－5影響燒結(jié)的因素一、原始粉料粒度(細(xì)而均勻)§14－5影響燒結(jié)的因素一、原始粉料粒度(細(xì)而均勻)燒結(jié)理論簡(jiǎn)介課件1、外加劑與燒結(jié)主體形成固溶體

兩者離子產(chǎn)生的晶格畸變程度越大，越有利于燒結(jié)。

例：Al2O3中加入3％Cr2O3可在1860℃燒結(jié)；當(dāng)加入1～2％TiO2只需在約1600℃就能致密化。

二、外加劑（適量）的作用二、外加劑（適量）的作用燒結(jié)理論簡(jiǎn)介課件2、外加劑與燒結(jié)主體形成液相燒結(jié)時(shí)若有適當(dāng)?shù)囊合啵?）往往會(huì)大大促進(jìn)顆粒重排和傳質(zhì)過程；（2）能在較低溫度下產(chǎn)生液相，以促進(jìn)燒結(jié)。液相的出現(xiàn)，可能是添加物本身熔點(diǎn)較低；也可能與燒結(jié)物形成多元低共熔物。

例：制95％Al2O3材料，加入CaO、SiO2，

當(dāng)CaO:SiO2=1時(shí)，產(chǎn)生液相在1540℃即可燒結(jié)。

制備MgO瓷時(shí)，加入V2O5或CuO,促使液相的生成。

2、外加劑與燒結(jié)主體形成液相3、外加劑與燒結(jié)主體形成化合物（抑制晶界移動(dòng)）

3、外加劑與燒結(jié)主體形成化合物（抑制晶界移動(dòng)）4、外加劑阻止多晶轉(zhuǎn)變例：ZrO2中加入5％CaO，抑制晶型轉(zhuǎn)變，使之致密化。5、外加劑(適量)起擴(kuò)大燒結(jié)范圍的作用

例：在鋯鈦酸鉛材料中加入適量La2O3和Nb2O5，

可使燒結(jié)范圍由20～40℃增加到80℃。4、外加劑阻止多晶轉(zhuǎn)變?nèi)Y(jié)溫度和保溫時(shí)間lgD高溫低溫1/TDSDV擴(kuò)散系數(shù)與溫度的關(guān)系結(jié)論：高溫短時(shí)間燒結(jié)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。延長(zhǎng)燒結(jié)時(shí)間一般都會(huì)不同程度地促使燒結(jié)完成，然而在燒結(jié)后期，不合理地延長(zhǎng)燒結(jié)時(shí)間，有時(shí)會(huì)加劇二次再結(jié)晶作用，反而得不到充分致密的制品。三、燒結(jié)溫度和保溫時(shí)間lgD高溫低溫1/TDSDV擴(kuò)散系數(shù)與四、鹽類的選擇及其煅燒條件

1、煅燒條件結(jié)論：煅燒溫度愈高，燒結(jié)活性愈低的原因是由于MgO的結(jié)晶良好，燒結(jié)活化能增高所造成的。低溫煅燒MgO，晶格常數(shù)大，結(jié)構(gòu)缺陷比較多。四、鹽類的選擇及其煅燒條件結(jié)論：煅燒溫度愈高，燒結(jié)活性愈低的2、鹽類的選擇結(jié)論：用能夠生成粒度小、晶格常數(shù)較大、微晶較小、結(jié)構(gòu)松弛的MgO的原料鹽來獲得活性MgO，其燒結(jié)活性良好。2、鹽類的選擇結(jié)論：用能夠生成粒度小、晶格常數(shù)較大、微晶較五、氣氛的影響(擴(kuò)散控制因素、氣孔內(nèi)氣體的擴(kuò)散和溶解能力)

氧化氣氛：陽離子擴(kuò)散還原氣氛：陰離子擴(kuò)散（氧化鋁瓷：O2-擴(kuò)散控制）中性氣氛六、成型壓力的影響七、其它如：生坯內(nèi)粉料的堆積程度；加熱速度；保溫時(shí)間；粉料的粒度分布等。五、氣氛的影響(擴(kuò)散控制因素、氣孔內(nèi)氣體的擴(kuò)散和溶解能力)作業(yè)：

1、4、5、10

作業(yè)：1、4、5、10第14章完Thisisthelastone!第14章完Thisisthelastone!燒結(jié)理論簡(jiǎn)介課件謝謝！謝謝！90燒結(jié)理論簡(jiǎn)介燒結(jié)理論簡(jiǎn)介燒結(jié)理論簡(jiǎn)介燒結(jié)理論簡(jiǎn)介燒結(jié)理論簡(jiǎn)介燒結(jié)理論簡(jiǎn)介91燒結(jié)理論簡(jiǎn)介課件燒結(jié)材料性質(zhì)結(jié)構(gòu)化學(xué)組成、礦物組成顯微結(jié)構(gòu)晶粒尺寸分布?xì)饪壮叽绶植季Ы珞w積分?jǐn)?shù)改變目的：粉狀物料變成致密體。陶瓷、耐火材料、粉沫冶金、超高溫材料……現(xiàn)代無機(jī)材料如：功能瓷：熱、聲、光、電、磁、生物特性。結(jié)構(gòu)瓷：耐磨、彎曲、強(qiáng)度、韌性……應(yīng)用燒結(jié)材料性質(zhì)結(jié)構(gòu)化學(xué)組成、礦物組成顯微結(jié)構(gòu)晶粒尺寸分如何改變材料性質(zhì)：

1、斷裂強(qiáng)度晶粒尺寸G強(qiáng)度2、氣孔強(qiáng)度(應(yīng)力集中點(diǎn))；透明度(散射)；鐵電性和磁性。如何改變材料性質(zhì)：斷裂強(qiáng)度晶粒尺寸G強(qiáng)度2燒結(jié)理論簡(jiǎn)介課件主要內(nèi)容1、燒結(jié)推動(dòng)力及模型

2、固相燒結(jié)和液相燒結(jié)過程中的四種基本傳質(zhì)產(chǎn)生的原因、條件、特點(diǎn)和動(dòng)力學(xué)方程。3、燒結(jié)過程中晶粒生長(zhǎng)與二次再結(jié)晶的控制。4、影響燒結(jié)的因素。主要內(nèi)容收縮a收縮b收縮無氣孔的多晶體c說明：a:顆粒聚焦b:開口堆積體中顆粒中心逼近c(diǎn):封閉堆積體中顆粒中心逼近燒結(jié)現(xiàn)象示意圖§14－1概述收縮a收縮b收縮無氣孔的c說明：燒結(jié)現(xiàn)象示意圖§14－1a)燒結(jié)前b)燒結(jié)后圖鐵粉燒結(jié)的SEM照片a)燒結(jié)前燒結(jié)過程中性質(zhì)的變化：燒結(jié)過程中性質(zhì)的變化：一、燒結(jié)的定義及分類物理性質(zhì)變化：V、氣孔率、強(qiáng)度、致密度……定義1：一種或多種粉末經(jīng)成型，在加熱到一定溫度后開始收縮，在低于熔點(diǎn)溫度下變成致密、堅(jiān)硬的燒結(jié)體。缺點(diǎn)：只描述宏觀變化，未揭示本質(zhì)。定義2：由于分子或原子的吸引，通過加熱使粉體產(chǎn)生顆粒粘結(jié)，經(jīng)過物質(zhì)遷移使粉末產(chǎn)生強(qiáng)度并致密化和再結(jié)晶的過程。衡量燒結(jié)的指標(biāo)：收縮率、氣孔率、吸水率、相對(duì)密度一、燒結(jié)的定義及分類

按照燒結(jié)時(shí)是否出現(xiàn)液相，可將燒結(jié)分為兩類：

固相燒結(jié)液相燒結(jié)燒結(jié)溫度下基本上無液相出現(xiàn)的燒結(jié)，如高純氧化物之間的燒結(jié)過程。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)。近年來，在研制特種結(jié)構(gòu)材料和功能材料的同時(shí)，產(chǎn)生了一些新型燒結(jié)方法。如熱壓燒結(jié)，放電等離子體燒結(jié)，微波燒結(jié)等。按照燒結(jié)時(shí)是否出現(xiàn)液相，可將燒結(jié)分為兩類：固相燒結(jié)液相燒結(jié)圖1熱壓爐圖1熱壓爐圖2放電等離子體燒結(jié)爐（SPS）圖2放電等離子體燒結(jié)爐（SPS）圖3氣壓燒結(jié)爐（GPS）圖3氣壓燒結(jié)爐（GPS）圖4微波燒結(jié)爐圖4微波燒結(jié)爐燒結(jié)理論簡(jiǎn)介課件燒結(jié)理論簡(jiǎn)介課件二、與燒結(jié)有關(guān)的一些概念

1、燒結(jié)與燒成燒成：在一定的溫度范圍內(nèi)燒制成致密體的過程。燒結(jié)：粉料經(jīng)加熱而致密化的簡(jiǎn)單物理過程。

2、燒結(jié)與熔融燒結(jié)：至少一組元為固態(tài)

熔融：固體熔化成熔體

3、燒結(jié)與固相反應(yīng)相同點(diǎn)：反應(yīng)進(jìn)行溫度均低于熔點(diǎn)不同點(diǎn)：是否為化學(xué)反應(yīng)二、與燒結(jié)有關(guān)的一些概念3、燒結(jié)與固相反應(yīng)三、燒結(jié)過程推動(dòng)力

粉狀物料的表面能>多晶燒結(jié)體的晶界能

*燒結(jié)能否自發(fā)進(jìn)行？

結(jié)論：由于燒結(jié)推動(dòng)力與相變和化學(xué)反應(yīng)的能量相比，很小，因而不能自發(fā)進(jìn)行，必須加熱!!三、燒結(jié)過程推動(dòng)力結(jié)論：由于燒結(jié)推動(dòng)力與相變和化學(xué)例：Al2O3:兩者差別較大，易燒結(jié)；共價(jià)化合物如Si3N4、SiC、AlN難燒結(jié)。*燒結(jié)難易程度的判斷：愈小愈易燒結(jié)，反之難燒結(jié)。例：*燒結(jié)難易程度的判斷：愈小愈易燒結(jié)，反之難燒結(jié)。*推動(dòng)力與顆粒細(xì)度的關(guān)系：

顆粒堆積后，有很多細(xì)小氣孔彎曲表面由于表面張力而產(chǎn)生壓力差，

結(jié)論：粉料愈細(xì)，由曲率而引起的燒結(jié)推動(dòng)力愈大!!*推動(dòng)力與顆粒細(xì)度的關(guān)系：結(jié)論：粉料愈細(xì)，由曲率而四、燒結(jié)模型1945年以前：粉體壓塊

1945年后，G.C.Kuczynski(庫津斯基)提出：雙球模型

中心距不變中心距縮短四、燒結(jié)模型中中§14－2固態(tài)燒結(jié)對(duì)象：?jiǎn)我环垠w的燒結(jié)。主要傳質(zhì)方式：蒸發(fā)－凝聚擴(kuò)散§14－2固態(tài)燒結(jié)對(duì)象：?jiǎn)我环垠w的一、蒸發(fā)－凝聚傳質(zhì)rx表面張力能使凹、凸表面處的蒸氣壓P分別低于和高于平面表面處的蒸氣壓Po，并可以用開爾文本公式表達(dá)：對(duì)于球形表面（1）對(duì)于非球形表面（2）表面凹凸不平的固體顆粒，其凸處呈正壓，凹處呈負(fù)壓，故存在著使物質(zhì)自凸處向凹處遷移。一、蒸發(fā)－凝聚傳質(zhì)rx表面張力能使凹、凸表面處的蒸氣壓P分別存在范圍：在高溫下蒸汽壓較大的系統(tǒng)(NaClKClBeOPbO)。硅酸鹽材料不多見。傳質(zhì)原因：曲率差別產(chǎn)生P條件：顆粒足夠小，r<10m定量關(guān)系：P～存在范圍：在高溫下蒸汽壓較大的系統(tǒng)(NaClKCl根據(jù)燒結(jié)的模型(雙球模型中心距不變)蒸發(fā)－凝聚機(jī)理(凝聚速率＝頸部體積增加)球形顆粒接觸面積頸部生長(zhǎng)速率關(guān)系式討論：1、x/r～t1/3，證明初期x/r增大很快，但時(shí)間延長(zhǎng)，很快停止。

說明：此類傳質(zhì)不能靠延長(zhǎng)時(shí)間達(dá)到燒結(jié)。t2、溫度T增加，有利于燒結(jié)。3、顆粒粒度，愈小燒結(jié)速率愈大。4、特點(diǎn)：燒結(jié)時(shí)頸部擴(kuò)大，氣孔形狀改變，但雙球之間中心距不變，因此坯體不發(fā)生收縮，密度不變。根據(jù)燒結(jié)的模型(雙球模型中心距不變)球形顆粒接觸面積頸部二、擴(kuò)散傳質(zhì)

對(duì)象：多數(shù)固體材料，由于其蒸汽壓低。(一)、頸部應(yīng)力模型(見書圖14－6)

二、擴(kuò)散傳質(zhì)說明：頸部應(yīng)力主要由(張應(yīng)力)理想狀況實(shí)際狀況顆粒尺寸、形狀、堆積方式不同，

頸部形狀不規(guī)則接觸點(diǎn)局部產(chǎn)生剪應(yīng)力晶界滑移，顆粒重排堆積密度，氣孔率，坯體收縮(但顆粒形狀不變，氣孔不可能完全消除。)頸部應(yīng)力說明：頸部應(yīng)力主要由(張應(yīng)力)理實(shí)際狀況顆粒尺寸、形狀、堆積(二)、顆粒中心靠近機(jī)理

中心距縮短，必有物質(zhì)向氣孔遷移，氣孔作為空位源。

空位消失的部位：自由表面、晶界、位錯(cuò)?？疾榭瘴粷舛茸兓?。

(二)、顆粒中心靠近機(jī)理有應(yīng)力存在時(shí)空位形成所需的附加功(有張應(yīng)力時(shí))(有壓應(yīng)力時(shí))空位形成能：無應(yīng)力時(shí)：EV結(jié)論：張應(yīng)力區(qū)空位形成能<無應(yīng)力區(qū)<壓應(yīng)力區(qū)，因而有濃度差異。1、引起空位濃度差異的原因有應(yīng)力存在時(shí)空位形成所需的附加功(有張應(yīng)力時(shí))(有壓應(yīng)力時(shí))2、不同區(qū)域濃度2、不同區(qū)域濃度自頸部到接觸點(diǎn)濃度差：1C=Ct－Cc自頸部到內(nèi)部濃度差：2C=Ct－C0結(jié)論：Ct>C0>Cc

1C>2C從式可見，在一定溫度下空位濃度差是與表面張力成比例的，因此由擴(kuò)散機(jī)理進(jìn)行的燒結(jié)過程，其推動(dòng)力也是表面張力。自頸部到接觸點(diǎn)濃度差：1C=Ct－Cc自頸部到內(nèi)部濃度3、擴(kuò)散途徑(結(jié)論：Ct>C0>Cc

1C>2C)空位擴(kuò)散：優(yōu)先由頸表面接觸點(diǎn)；

其次由頸表面內(nèi)部擴(kuò)散原子擴(kuò)散：與空位擴(kuò)散方向相反，擴(kuò)散終點(diǎn)：頸部。擴(kuò)散途徑：(參見P264，圖14－8)表面擴(kuò)散界面擴(kuò)散體積擴(kuò)散3、擴(kuò)散途徑(結(jié)論：Ct>C0>燒結(jié)理論簡(jiǎn)介課件燒結(jié)理論簡(jiǎn)介課件燒結(jié)理論簡(jiǎn)介課件(三)、擴(kuò)散傳質(zhì)的動(dòng)力學(xué)關(guān)系1、初期：表面擴(kuò)散顯著。(因?yàn)楸砻鏀U(kuò)散溫度<<體積擴(kuò)散溫度)例：Al2O3T體積＝900℃；T表面＝330℃特點(diǎn)：氣孔率大，收縮約1％。原因：表面擴(kuò)散促使空隙表面光滑和氣孔球形化，對(duì)空隙的消失和燒結(jié)體收縮無明顯影響。

(三)、擴(kuò)散傳質(zhì)的動(dòng)力學(xué)關(guān)系1、初期：表面擴(kuò)散顯著頸部生長(zhǎng)速率換成體積收縮或線收縮：(中心距逼近速率)頸部生長(zhǎng)速率換成體積收縮或線收縮：(中心距逼近速率)

討論因素以擴(kuò)散為主的初始燒結(jié)中，影響：(1)、燒結(jié)時(shí)間：tAl2O31300℃原因：討論因素以擴(kuò)散為主的初始燒結(jié)中，影響：tAl2O31(2)、原料起始粒度：00.050.100.150.200.250.50.40.30.20.1在1600℃燒結(jié)100hAl2O3的顆粒尺寸對(duì)接觸面積生長(zhǎng)的影響說明：在擴(kuò)散傳質(zhì)的燒結(jié)過程中，控制起始粒度很重要。(2)、原料起始粒度：00.050.10(3)、溫度對(duì)燒結(jié)過程的決定性作用。Y：燒結(jié)收縮率L/LK：燒結(jié)速率常數(shù)；t：燒結(jié)時(shí)間。公式變形前提：溫度和粒徑恒定燒結(jié)活化能Q值自擴(kuò)散系數(shù)隨溫度升高明顯增大(3)、溫度對(duì)燒結(jié)過程的決定性作用。Y：燒結(jié)收縮率L/2、中期晶界和晶格擴(kuò)散顯著。

特點(diǎn)：氣孔率降為5％，收縮率達(dá)80％～90％。原因：顆粒粘結(jié)，頸部擴(kuò)大，氣孔形狀由不規(guī)則圓柱形管道，且相互連通；

晶界開始移動(dòng)；晶粒正常生長(zhǎng)。

由于頸部生長(zhǎng)使球形顆粒逐漸變成多面體，此時(shí)晶粒分布及空間堆積方式等均很復(fù)雜，科布爾圖提出多面體模型2、中期晶界和晶格擴(kuò)散顯著。Coble的多面體模型(十四面體)

十四面體模型由正八面體沿其頂點(diǎn)在邊長(zhǎng)1/3處截去一部分而得到，截后有6個(gè)四邊形8個(gè)六邊形的面，這種多面體可按體心立方緊密堆積在一起。緊密堆積時(shí)，多面體的每個(gè)邊為三個(gè)多面體所共有，它們之間近似形成一個(gè)圓柱形氣孔、氣孔表面為空位源。每個(gè)頂點(diǎn)為四個(gè)多面體所共有。

圖十四面體模型及十二面體模型Coble的多面體模型(十四面體)

十四面體模型由正八面體氣孔率與時(shí)間t成一次方關(guān)系，致密化速度快。氣孔率燒結(jié)時(shí)間燒結(jié)進(jìn)入中期時(shí)間由此可見氣孔率與時(shí)間t成一次方關(guān)系，致密化速度快。氣孔率燒結(jié)時(shí)間燒結(jié)3、后期特點(diǎn)：氣孔完全孤立，晶粒已明顯長(zhǎng)大，坯體收縮率達(dá)90％～100％。相對(duì)密度1.00.90.80.70101001000t(min)1460℃1550℃1460℃1430℃結(jié)論：中期和后期無明顯差異。均呈線性關(guān)系。3、后期相1.0010§14－3液相參與的燒結(jié)一、特點(diǎn)和類型

定義：凡有液相參加的燒結(jié)過程

對(duì)比：液相燒結(jié)與固相燒結(jié)共同點(diǎn)：推動(dòng)力（能量差）、過程（顆粒重排、氣孔填充、晶粒生長(zhǎng)等）；

異同點(diǎn)：流動(dòng)傳質(zhì)比擴(kuò)散傳質(zhì)快，液相燒結(jié)致密化速率高、溫度低。

影響液相燒結(jié)的因素：液相數(shù)量、性質(zhì)（粘度和表面張力）、液固潤(rùn)濕性、固相在液相中的溶解度§14－3液相參與的燒結(jié)一、特點(diǎn)和類型二、流動(dòng)傳質(zhì)1、粘性流動(dòng)(粘性蠕變傳質(zhì))

(1)定義：由于高溫下粘性液體出現(xiàn)牛頓型流動(dòng)而產(chǎn)生的傳質(zhì)dv/dx剪應(yīng)力f牛頓型賓漢型剪應(yīng)力f塑流型對(duì)比：粘性蠕變擴(kuò)散傳質(zhì)相同點(diǎn)在應(yīng)力作用下，由空位的定向流動(dòng)而引起。整排原子沿應(yīng)力方向移動(dòng)。一個(gè)質(zhì)點(diǎn)的遷移區(qū)別點(diǎn)受到剪切應(yīng)力即開始流動(dòng)，剪切速度與剪切應(yīng)力成正比，當(dāng)應(yīng)力消除后，變形不復(fù)原的流動(dòng)二、流動(dòng)傳質(zhì)dv/dx剪應(yīng)力f牛頓型賓漢型剪應(yīng)力f塑流型對(duì)比孤立氣孔適用全過程總結(jié)：影響粘性流動(dòng)傳質(zhì)的三參數(shù)粘性流動(dòng)坯體內(nèi)的收縮方程：(近似法)孤立氣孔適用全過程總結(jié)：影響粘性流動(dòng)傳質(zhì)的三參數(shù)粘性流動(dòng)坯體實(shí)線：表示由式計(jì)算結(jié)果。虛線：表示由式計(jì)算結(jié)果。文章中的具體應(yīng)用實(shí)線：表示由式計(jì)算結(jié)果。虛線：表示由式計(jì)算結(jié)果。文章中的具2、塑性流動(dòng)(L少)剪應(yīng)力f塑流型2、塑性流動(dòng)(L少)剪應(yīng)力f塑流型討論：(1)、屈服值fd/dt；(2)、f=0時(shí)，屬粘性流動(dòng)，是牛頓型；(3)、當(dāng)[]0，d/dt0，此時(shí)即為終點(diǎn)密度；(4)、為達(dá)到致密燒結(jié)，應(yīng)選擇最小的r、和較大的。討論：三、溶解－沉淀傳質(zhì)液相多固相在液相內(nèi)有顯著的可溶性液體潤(rùn)濕固相1、條件2.定義三、溶解－沉淀傳質(zhì)液相多1、條件2.定義3、推動(dòng)力：表面能顆粒之間形成的毛細(xì)管力。每個(gè)顆粒之間的空間都組成一系列毛細(xì)管。表面能（表面張力）以毛細(xì)管力的方式使顆粒拉緊，毛細(xì)管中的熔體起著把分散在其中的固態(tài)顆粒結(jié)合起來的作用。實(shí)驗(yàn)結(jié)果：0.1～1m的顆粒中間充滿硅酸鹽液相，其P=1.23～12.3MPa。

毛細(xì)管力造成的燒結(jié)推動(dòng)力很大!!3、推動(dòng)力：表面能顆粒之間形成的毛細(xì)管力。每個(gè)顆粒之間A第一階段：顆粒重排A第一階段：顆粒重排B溶解－沉淀傳質(zhì)P114B溶解－沉淀傳質(zhì)P114影響此種燒結(jié)機(jī)理的因素：時(shí)間顆粒的起始粒度溶解度潤(rùn)濕性液相數(shù)量燒結(jié)溫度。影響此種燒結(jié)機(jī)理的因素：時(shí)間*四、各種傳質(zhì)機(jī)理分析比較

傳質(zhì)方式蒸發(fā)-凝聚擴(kuò)散流動(dòng)溶解-沉淀原因壓力差空位濃度差應(yīng)力-應(yīng)變?nèi)芙舛葪l件△P＞10～1Par＜10μm△C＞n0/Nr＜5μm粘性流動(dòng)粘度小塑性流動(dòng)ι＞η可觀的液相量溶解度大固液潤(rùn)濕特點(diǎn)蒸發(fā)-凝聚△L/L=0擴(kuò)散中心距縮短流動(dòng)并引起顆粒重排致密化速率高溶解-沉淀傳質(zhì)同時(shí)又是晶粒生長(zhǎng)公式工藝控制溫度、粒度溫度、粒度粘度、粒度溫度、液相數(shù)量、粘度、粒度*四、各種傳質(zhì)機(jī)理分析比較傳質(zhì)方式蒸發(fā)-凝聚燒結(jié)理論簡(jiǎn)介課件§14－4晶粒生長(zhǎng)與二次再結(jié)晶定義：晶粒生長(zhǎng)：材料熱處理時(shí)，平均晶粒連續(xù)增大的過程。

二次再結(jié)晶－－(晶粒異常生長(zhǎng)或晶粒不連續(xù)生長(zhǎng))

少數(shù)巨大晶體在細(xì)晶消耗時(shí)成核-長(zhǎng)大過程?！?4－4晶粒生長(zhǎng)與二次再結(jié)晶定義：一、晶粒生長(zhǎng)1、實(shí)質(zhì)晶粒長(zhǎng)大不是小晶粒相互粘結(jié)，而是晶界移動(dòng)的結(jié)果；晶粒生長(zhǎng)取決于晶界移動(dòng)的速率。動(dòng)力：晶界兩邊物質(zhì)的自由焓之差G使晶界向曲率中心移動(dòng)；小晶粒長(zhǎng)大，界面能晶界結(jié)構(gòu)(A)及原子躍遷的能量變化最終：晶界平直化，界面兩側(cè)自由能相等為止。一、晶粒生長(zhǎng)動(dòng)力：晶界結(jié)構(gòu)(A)及原子躍遷的能量變化最終：晶晶界移動(dòng)速率（晶粒生長(zhǎng)取決于晶界移動(dòng)速率）溫度越高，曲率半徑越小，晶界向其曲率中心移動(dòng)的速率也越快。晶界移動(dòng)速率（晶粒生長(zhǎng)取決于晶界移動(dòng)速率）溫度越高，曲率半徑2、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)與肥皂泡沫相似的三維陣列；

邊界表面能相同，界面夾角呈1200夾角，晶粒呈正六邊形；實(shí)際表面能不同，晶界有一定曲率，使晶界向曲率中心移動(dòng)。

晶界上雜質(zhì)、氣泡如果不與主晶相形成液相，則阻礙晶界移動(dòng)。2、晶粒長(zhǎng)大的幾何情況：晶粒長(zhǎng)大定律：t=0時(shí)，晶粒平均尺寸討論：(1)、當(dāng)晶粒生長(zhǎng)后期(理論)：D>>D0(2)、實(shí)際：直線斜率為1/2～1/3，且更接近于1/3。

原因：晶界移動(dòng)時(shí)遇到雜質(zhì)或氣孔而限制了晶粒的生長(zhǎng)。界面通過夾雜物時(shí)形狀變化晶粒長(zhǎng)大定律：t=0時(shí)，晶粒平均尺寸討論：(2)、實(shí)際：直線3、晶界移動(dòng)

氣孔位于晶界上移動(dòng)？阻礙？影響因素：晶界曲率；氣孔直徑、數(shù)量；氣孔作為空位源向晶界擴(kuò)散的速度氣孔內(nèi)氣體壓力大??；包裹氣孔的晶粒數(shù)。3、晶界移動(dòng)氣孔位于晶界上移動(dòng)？影響因素：燒結(jié)理論簡(jiǎn)介課件(A)Vb=0(B)Vb=Vp(C)Vb>Vp_晶界移動(dòng)方向氣孔移動(dòng)方向Vb－晶界移動(dòng)速度；Vp－氣孔移動(dòng)速度。氣孔通過空位傳遞而匯集或消失。實(shí)現(xiàn)燒結(jié)體的致密化。于燒結(jié)體致密化不利。初期中、后期后期(A)Vb=0后期：當(dāng)Vp=Vb時(shí)，A：要嚴(yán)格控制溫度。B：在晶界上產(chǎn)生少量液相，可抑制晶粒長(zhǎng)大。原因：界面移動(dòng)推動(dòng)力降低，擴(kuò)散距離增加。后期：當(dāng)Vp=Vb時(shí)，A：要嚴(yán)格控制溫度。B：在晶界上產(chǎn)生少4、討論：坯體理論密度與實(shí)際密度存在差異的原因？晶粒長(zhǎng)大是否無止境？(1)存在因素：氣孔不能完全排除。隨燒結(jié)進(jìn)行，T升高，氣孔逐漸縮小，氣孔內(nèi)壓增大，當(dāng)?shù)扔?/r時(shí)，燒結(jié)停止。但溫度繼續(xù)升高，引起膨脹，對(duì)燒結(jié)不利。(2)采取措施氣氛燒結(jié)、真空燒結(jié)、熱壓燒結(jié)等。4、討論：坯體理論密度與實(shí)際密度存在差異的原因？(1)存討論：a、(3)晶粒生長(zhǎng)極限尺寸d－夾雜物或氣孔的平均直徑f－夾雜物或氣孔的體積分?jǐn)?shù)Dl－晶粒正常生長(zhǎng)時(shí)的極限尺寸原因：相遇幾率小。b、初期：f很大，d小，D0>Dl，所以晶粒不會(huì)長(zhǎng)大；