粉末冶金技术知识第八章 烧 结粉末冶金技术知识第八章 烧 结 第八章 烧结 烧结：高温材料的一个重要工序，即粉体——致密体——多晶材料 显微结构：晶体+玻璃体+气孔 烧结影响：晶粒尺寸和分布，气孔尺寸和分布 晶界体积分数 一、烧结定义 坯体成型后，气孔含量约35%~60%，颗粒为点接触，高温下的变化：颗粒间接触面积增大， 颗粒聚集，颗粒中心逼近——形成晶界；气孔形状变化——体积缩小——气孔连通——气孔 缩小——气孔排除——烧结物理过程。 并伴随有：收缩、气孔率下降、致密化、强度大幅度提升、电阻下降等性质。 宏观变化：一种或多种固体粉末...
粉末冶金技术知识第八章 烧 结 第八章 烧结 烧结：高温材料的一个重要工序，即粉体——致密体——多晶材料 显微结构：晶体+玻璃体+气孔 烧结影响：晶粒尺寸和分布，气孔尺寸和分布 晶界体积分数 一、烧结定义 坯体成型后，气孔含量约35%~60%，颗粒为点接触，高温下的变化：颗粒间接触面积增大， 颗粒聚集，颗粒中心逼近——形成晶界；气孔形状变化——体积缩小——气孔连通——气孔 缩小——气孔排除——烧结物理过程。 并伴随有：收缩、气孔率下降、致密化、强度大幅度提升、电阻下降等性质。 宏观变化：一种或多种固体粉末经成型，加热至一定温度后开始收缩，在低于熔点温度下变 成致密坚硬的多晶体。 全面定义：由于固态中分子（或原子）的相互吸引，通过加热使粉末体颗粒产生接触，经物 质迁移使粉体产生了强度并导致致密化和再结晶过程。 衡量烧结程度的指标： 坯体收缩率、气孔率、吸水率、烧结体密度与理论密度之比 二、与烧结有关的一些概念 烧结与烧成 烧成：包括多种物理、化学变化，如脱水、分解、熔融、烧结等，即烧结
：添加剂——制止或减少晶界的迁移，抑制晶界移动——加速气孔排除或制成完全无孔 的材料——激光材料。 4、晶界在烧结中的作用 晶界： 为5—60nm，当晶粒尺寸微米级时，晶界几手占总体积的1/3——多晶材料显微结构的重要组成部分，在烧结性质中，晶粒生长过程中，晶界对致密化起及其重要的作用。 5、晶界上溶质的偏析延缓晶界的移动。 晶界上的扩散——排除气孔——扩散加大——完全排除。 抑制晶界移动——气孔从始至终保持在晶界上——避免晶粒的不连续生长，溶质易在晶界上偏聚， 加上少量添加剂——就能抑制晶界移动速度目的。 6、晶界是阴离子快速扩散通道。 离子晶体：必为阴、阳离子同时扩散才导致物质的传递和烧结，两种离子决定烧结速度。 烧结速度的阴离子扩散速度决定，而阳离子扩散与晶界无关。 八、影响烧结的因素 1、粉末的粒度 固相和液相烧结过程中，细颗粒增加烧结推动力。缩短厚度扩散距离和提高颗粒在液相中的 溶解度导致烧结加速，随起始粒度缩小，一般烧结温度能降低150~300? 2μm 0.5μm 速率增加64倍 0.05μm 速率增加640000倍 细颗粒表面活性强，易吸附大量气体和离子，吸附物在很高温度下才会被排除——使得颗粒 接触——阻碍烧结。 粒度愈小，二次再结晶愈强烈，以上为粒度作用，结合选不一样条件下的粒度。 一般NbO3，MgO，BaCO3材料适宜粒度为0.05~0.5μm 2、外加剂的作用 固相烧结中，外加剂+主晶相——固溶体促进缺陷增加。 液相烧结中，外加剂改变液相的性质，（如精度，组成等） 以上均能促进烧结 分析如下： A、 外加剂与烧结相：离子大小，晶格类型及电价数接近时，均能形成固溶体，?促使晶相 晶格畸变，缺陷增加使结构改变而促进烧结，一般形成有限固溶体比连续固溶体更能促进烧 结。 外加剂离子：电价，半径 与烧结相同类相差越大，使晶格畸变就越大，促进烧结作用也欲显 著。 如：Al2O3烧结：加3%Co2O3?连续固溶体?烧结温度18600C 加入1%～2%TiO2有限型烧结温度仪1600? B、 外加剂与烧结相形成化合物，如：Al2O3烧结为抑制二次再结晶。Mg，MgF2高温下共同 形成镁铝结晶石，而包括在Al2O3，颗粒表面，抑制移动速度，而促进致密化。 C、 外加剂阻止多品转变，转变的体积变化较大，而使烧结困难，加入5%的CuO后，离子向 Zry+取代，生成缺位因溶体，抑制晶形转变，促进烧成。 D、 外加剂加烧结物组分等于液相——扩散性质阻力小，流动性质速度快，故降低烧结温度 和提高致密度。 E、 外加剂起扩大烧结范围的作用，加入适当外加剂扩大烧结范围，外加剂需适量，过多成 不恰当的选择，阻碍烧结，如过量外加剂阻碍颗粒之间互相接触，影响性质，则影响性质， 则影响传质过程， 3、 烧结温度和保持时间 晶体中晶格能越大，离子结合也越牢固，离子扩散愈困难，烧结温度也就愈高，各种晶体结 合不同，烧结温度也相差愈大，各种晶体状态或添加剂不同，而相差愈大，同一物体烧结也 不为定值。 但提高烧成温度也不经济，制品性能不断恶化，开始二次重结晶，机械强度降低，液相烧对 中，液相量过大，粘度下降，制品变形，故烧结失去控制。 4、气氛的影响 气氛—氧化还原中性气氛，不一样的材料在同一气氛下烧结结果均不同 若氧化物烧结中，阳离子控制扩散，则氧化气氛下，表面聚积大量氧，使金属离子增加，有 利于阳离子扩散，保进烧结。 闭气孔内，气体的原子尺寸愈小，则愈易扩散，气孔消除也愈容易。 影响因素较多，视详细情况而定。 5、成型压力影响 成型压力——保持烧结体一定的形状，强度，也促使颗粒紧密结合，使扩散阻力减少，成型 压力愈大，对烧结也愈有利，但过大，使粉体超过塑性变形，发生脆性断裂。 小 结 固相反应与烧结的区别，烧结定义，烧结分类，影响烧结的因素，烧结过程的推动力，烧结 模型的讨论等。
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