陶瓷烧结过程VIP免费

陶瓷的烧结过程•陶瓷成形体（素坯）是由陶瓷粉体聚合而成的多孔体，气孔率一般为35-60%。•在高温条件下（熔点的0.5-0.7），由于物质迁移，素坯体积收缩，气孔排除，形成致密的多晶陶瓷体——烧结•烧结伴随气孔形状变化、气孔率下降、密度提高（致密陶瓷相对密度>98%）、晶粒长大烧结的驱动力•粉体表面能与界面能的差•传质过程–扩散传质–溶解析出传质–蒸发凝聚传质–粘性流动烧结过程•粉体颗粒间的粘接、致密化•晶粒长大•晶界相•影响烧结的因素–温度、气氛、压力–粉体活性–烧结助剂烧结方法•常压烧结•热压烧结•热等静压烧结•电弧等离子放电烧结•微波烧结•自蔓延烧结常压烧结•在大气环境下，仅通过加热使陶瓷烧结的方法。•用于制备氧化物陶瓷•烧成制度：各阶段温度点、升温速度、保温时间、降温速度•裸烧、匣钵窑炉类型•间歇式：–箱式电炉–钟罩窑、梭式窑•连续式：–推板窑、辊道窑–隧道窑电炉发热体•马弗炉：金属合金丝（<1100C）•硅碳棒，SiC（<1400C）•硅钼棒，MoSi2（<1700C）•氧化锆，（<2000C）钟罩窑、梭式窑辊道窑、推板窑隧道窑促进烧结的方法•高密度、高均匀性的成形体•烧结助剂–产生低温液相–形成固溶体–钉扎界面，抑制晶粒生长真空烧结、气氛烧结•真空电阻炉：钨丝或石墨发热体（<2000、2300C、可高真空、可通惰性保护气体N2、Ar）•管式气氛炉：电热丝、硅碳、硅钼•非氧化物陶瓷烧结氮化硅陶瓷的无压烧结•氮化硅无熔点、高温分解（1900C）•能形成液相的氧化物烧结助剂（Y2O3-Al2O3,MgO-Al2O3-SiO2）•采用α氮化硅为原料，1420C相变为β相，有利烧结，且该β相为柱状晶，力学性能好。•埋粉（Si3N4：BN：MgO=5:4:1）抑制氮化硅分解氮化硅的气压烧结（GasPressureSinteringGPS）•为了抑制氮化物分解，在N2气压力1-10MPa高压下烧成。•对于氮化硅常压烧成温度要低于1800C，而气压烧结温度可提高到2100-2390C。热压烧结（HotPressing,HP）•加热的同时施加机械压力，增加烧结驱动力，促进烧结–粘性流动–塑性变形–晶界滑移–颗粒重排•一般采用石墨模具，表面涂覆氮化硼，防止反应热等静压（HotIsostaticPressing,HIP）•以高压气体作为压力介质作用于陶瓷材料（包封的粉体和素坯，或烧结体），使其在高温环境下受到等静压而达到高致密化•一般用玻璃封装•HIP的特点：–降低烧成温度、缩短烧成时间–减少或不用烧结助剂–提高陶瓷性能及可靠性–便于制造复杂形状产品微波烧结•利用微波与材料的相互作用，其介电损耗导致陶瓷坯体自身发热而烧结•加热快•整体均匀加热•无热惯性，烧成周期短•可实现局部加热修复等•能效高•无热源污染材料与微波的相互作用•微波透过材料（无吸收）：石英玻璃、云母、聚四氟乙烯•微波反射材料：金属•微波吸收材料（损耗介质）：–低温吸收小，高于某温度急剧增加：Al2O3、MgO、ZrO2、Si3N4等–室温就高吸收：CaCO3、Fe2O3、Cr2O3、SiC等材料与微波的相互作用•吸收功率：•穿透深度：•升温速率：202tanrPfE01202tan(/)rDpdTPdtC放电等离子烧结（SparkPlasmaSintering,SPS）•对模具或样品直接施加大脉冲电流，通过热效应或其他场效应，使试样烧结•压力500t，脉冲电流25kA•数分钟完成陶瓷烧结放电等离子烧结原理其他烧结方法•自蔓延烧结：SHS合成+压力