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囝用技术 陶瓷烧结过程及影响因素分析 223800宿迁市产品质量监督检验所 刘军 中图分类号：J527文献标识码：A 文章编号：1003～8809(2010)1O—O198一O1 烧结是陶瓷烧成中重要的一环。在高温下伴随烧结过程 适宜的分解温度。温度过高会使结晶度增高、粒径变大、比表 发生的主要变化是颗粒间接触界面扩大并逐渐形成晶界；连 面和活性下降；温度过低则可能因残留有未分解的母盐而妨 通的气孔逐渐变成孤立的气孔并缩小，最后大部分甚至全部 碍颗粒的紧密充填和烧结。 从坯体中排除，使成型体的致密度和强度增加，成为具有一定 2． 添加物的影响。少量添加物常会明显地改变烧结速 性能和几何外形的整体。因此，烧结总是意味着固体粉状成型 度。当添加物能与烧结物形成固溶体时，将使晶格畸变而得到 体在低于其熔点温度下加热，使物质 自发地充填颗粒间隙而 活化 ，故可降低烧结温度，使扩散和烧结速度增大，这对于形 致密化的过程。烧结可以发生在单纯的固体之间，也可以在液 成缺位型或间隙型固溶体尤为强烈。有些氧化物在烧结时发 相参与下进行。前者称故相烧结 ；后者称液相烧结。烧结过程 生晶型转变并伴有较大体积效应，这会使烧结致密化发生困 可能包含某些化学反应的作用，但重要的是 ，烧结并不依赖于 难，并容易引起坯体开裂。这时若能选用适宜的添加物加以抑 化学反应的作用。它可以在不发生任何化学反应的情况下，简 制，即可促进烧结。烧结后期的晶粒长大 ，对烧结致密化有重 单地将固体粉料加热，转变成坚实的致密烧结体，这是烧结区 要作用。但如果二次再结晶或间断性品粒长大过快 ，又会因晶 别于同相反应的一个重要方面。因此烧结可代替液态成型方 粒变粗、晶界变宽而出现反致密化现象并影响制品的显微结 法，在远低于固体物料的熔点温度下，制成接近于理论密度的 构。这时，可通过加入能抑制品粒异常长大的添加物，来促进 大件异型无机材料制品，并改善其物理性能。 致密化过程。 一 、 烧结过程 3．气氛的影响。气愤对烧结的影响是复杂的。同一种气 烧结前，成型体中有些颗粒彼此之间以点接触，有的则相 体介质对于不同物料的烧结，往往表现出不同的甚至相反的 互分开，保留着较多的空隙。随着温度的升高和时间的延长， 效果。然而，就作用机理而言，不外乎是物理和化学的两方面 开始产生颗粒间的键合和重排过程，这时粒子因重排而相互 作用。 靠拢，大空隙逐渐消失 ，气孔的总体积迅速减小 ，但颗粒之间 ①物理作用。在烧结后期 ，坯体中孤立闭气孑L逐渐缩小 ， 仍以点接触为主，总表面积并没有缩小。当颗粒间由点接触逐 压力增大，逐步抵消了作为烧结推动力的表面张力作用 ，烧结 渐扩大为面接触 ，粒界面积增加，固气表面积相应减小，但空 趋于缓慢，致使在通常条件下难于达到完全烧结。这时继续致 隙仍然是连通的，开始有明显的传质过程。随着传质过程的继 密化过程除了取决于气孔表面的过剩空位的扩散外，闭气孔 续进行，粒界进一步发育扩大，气孔则逐渐缩小和变形，最终 中的气体在固体中的溶解和扩散等过程也起着重要作用。当 转变成孤立的闭气孔。与此同时颗粒粒界开始移动，粒子长 烧结气氛不同时，闭气孔内的气体成分和性质不同，它们在固 大，气孔逐渐迁移到粒界而消失，烧结体致密度增高。 体中的扩散、溶解能力也不相同。气体原子尺寸越大，扩散系 二、影响烧结的因素 数就小 ，反之亦然 。 影响烧结的因素很多，大致可归纳为三类，即前段因素 ②化学作用。主要表现在气体介质与烧结物之问的化学 (包括母盐的种类 、制备