第六章 烧结工艺及热工设备1、烧结得定义、过程、类型—论述定义:成型后得陶瓷坯体,通过加热,使粉体颗粒产生粘结,经过物质迁移,在低于熔点以下使粉末成型体变 成致密、坚硬烧结体得致密化过程称为烧结。 烧结过程直接影响陶瓷显微结构得晶粒尺寸与分布、气孔尺寸与分布 ,以及晶界体积分数等参数,进而对 性能产生重要影响。因此烧结就是使陶瓷获得预期得显微结构,从而给予各种特别性能得关键工序。过程:在烧结过程中,坯体将发生如下主要变化,颗粒间由点接触逐渐扩大为面接触,形成烧结颈; 颗粒互相 靠拢,其中心距缩小,逐渐形成晶界; 在表面能得驱动下,物质通过不同得扩散途径与机理(蒸发-凝聚传质,扩散传质,流动传质,溶解－沉 淀传质等)向气孔部位充填,逐步减少气孔所占得体积,扩大晶界得面积,使坯体致密化。 烧结颈得长大与气孔形状得变化: 烧结过程中晶粒形状得变化:在二维情况下,初始圆形晶粒将变为六角形以达到完全密堆;在三维情况下,球形将转变为十四面体。 两种最终得排列方式使得空间填充堆分别具有可能最小得比界面面积。表面积及界面面积得减小就是烧结 过程得驱动力。 烧结过程可分为如下 7 个阶段:(1)颗粒之间形成接触;(2)烧结颈长大(颈长);(3)连通孔洞闭合; (4)孔洞圆化;(5)孔洞收缩与致密化;(6)孔洞粗化;(7)晶粒长大。类型:固体物质得烧结过程有两种类型: 一种就是烧结过程中无液相参加得固相烧结;另一种为有液相参加得液相烧结。 一般,高纯物质得烧结属固相烧结,多组分物质得烧结大多属于液相烧结。典型得烧结过程类型见下图: 2、烧结驱动力烧结过程中可以不通过化学反应而紧密结合成坚硬而强度很高得物体,这一过程必定存在驱动力。 粉末烧结伴有系统自由能得降低,促使自由能降低得驱动力有表面能与外加压力两种。（1）表面能 粉体具有较高得表面能,来源有两种途径: ① 利用化学作用或机械作用制备粉体时所消耗得化学能或机械能。 ② 晶格畸变能:粉末制备过程中,粉体表面及内部引起各种晶格缺陷,使晶格活化,造成能量增高 一般粉末得比表面积在 1～10m2／g,这样大得比表面积,使粉体有很大得表面自由能, 与块状物体相比, 粉末处于能量不稳定状态。 烧结理论认为,烧结过程中,原来得气-固界面消逝,生成能量较低得固-固界面,造成表 面积减少与表面 自由能降低,系统表面能得降低就是推动烧结进行得基本动力。 通过计算可以得出颗粒表面能提供得驱动力。 对于 N 个半径为 R 得球形颗粒得 1mol 粉体:...
