陶瓷工艺学第五章讲解.pptVIP

一般烧结温度下: 在一定温度下空位浓度差是与表面张力γ成比例的，因此由扩散机理进行的烧结过程，其推动力也是表面张力。 空位扩散既可以沿颗粒表面或界面进行，也可通过 颗粒内部进行，并在颗粒表面或颗粒间界上消失。分为：表面扩散，界面扩散和体积扩散。 由于表面、界面的空位浓度梯度高、扩散距离短、扩散系数大，因此是扩散的快速通道 晶粒生长与异常长大 晶粒生长：无应变的材料热处理时，平均晶粒在不改变其分布的情况下连续增大的过程。 初次再结晶：在已发生塑性形变的基质中出现新生的无应变晶粒的成核和长大过程。 二次再结晶：少数巨大晶粒在细晶消耗时异常长大的过程，又称晶粒异常生长、晶粒不连续生长。是大颗粒因晶界移动过快，吞并了周围一些细小晶粒，而发生的突发性长大，是以强凌弱造成颗粒大小不均匀，应尽量避免！ 晶粒生长与二次再结晶过程往往与烧结中、后期的传质过程是同时进行的。 晶粒生长 烧结中、后期，细晶粒逐渐长大：一些晶粒生长伴随另一些晶粒缩小、消失，其结果是平均晶粒尺寸增长。晶粒长大并非小晶粒的相互粘结，而是晶界移动的结果。 晶界移动的驱动力：晶界两边物质的自由焓之差G使晶界向曲率中心移动；小晶粒长大，界面能降低 大多数晶界都是弯曲的。从晶粒中心向外看，大于6条边时边界内凹，凸面界面能大于凹面，导致晶界向凸面曲率中心移动；小于6条边外凸，结果：小于六条边晶粒缩小/消失，大于六条边晶粒长大，平均晶粒长大。 晶粒边界如果具有基本上相同的表面张力，则界面交角成120度，晶粒呈正六边型。 传统烧结设备 1.间歇式窑炉：电炉、高温倒焰窑、梭式窑、钟罩窑 2：连续式窑炉：隧道窑、高温推板窑、辊道窑 电磁感应加热炉 感应炉，是利用物料的感应电热效应而使物料加热或熔化的电炉。感应炉采用的交流电源有工频( 50或60赫 )、中频(150～10000赫）和高频（高于10000赫）三种。 在感应炉中的交变电磁场作用下，物料内部产生涡流从而达到加热或着融化的效果。感应炉通常分为感应加热炉和熔炼炉 若加热金属物料，则将其放在耐火材料制作的坩埚中。 加热非金属材料，则将物料放在石墨坩埚中。增加交流电频率时，感应电流频率则相应提高，产生的热量增多。 感应电炉加热迅速，温度高，操作控制方便，物料在加热过程中受污染少，能保证产品质量。主要用于熔炼特种高温材料。用LaCrO3及石墨棒在真空或保护气氛下可加热至2000℃ 电弧炉 利用电极电弧产生的高温的电炉。气体放电形成电弧时能量很集中，弧区温度在3000℃以上。一般用碳素电极或石墨 电极。电弧发生在电极与被熔炼的炉料之间，炉料受电弧直接加热，电弧长度靠电极升降调节 。 晶粒异常长大的根源 控制温度(抑制晶界移动速率)； 起始粉料粒度细而均匀； 加入少量晶界移动抑制剂。 起始粒度不均匀； 烧结温度偏高； 烧结速率太快； 成型压力不均匀； 局部有不均匀液相； 材料中存在高的各向异性的界面能。 采取措施： 3 6 10 30 60 100 100 60 30 10 6 3 1 起始粒度(μm) 晶粒的尺寸比 最后晶粒与起始 在烧结中期，相互连续的气孔通道开始收缩，形成封闭的气孔，相对致密度范围为0.9～0.95。 LPS烧结比SSS烧结可以在较低的密度发生这种气孔封闭。气孔封闭后，LPS烧结进入最后阶段。 封闭气孔通常包含来源于烧结气氛和液态蒸气的气体物质。 气孔封闭后致密化的驱动力： 气孔排除 气孔内部的气压σp与气孔半径rp很小时，SD0，致密化将进行。 当气孔内部压力增大，致密化驱动力可为负值，引起反致密化。 1.电炉：电阻炉、感应炉、电弧炉 电阻炉：导体因电阻而加热的设备，按形状分为箱式和管式电阻炉 根据温度分为： 低温：700℃，中温：700~1250 ℃，高温：1250 ℃ 低于1200 ℃ ，采用镍铬丝，铁铬钨丝 1350~1400 ℃，采用硅碳棒（SiC） 1600 ℃：硅钼棒（MoSi2） 倒焰窑主要是以煤和油为燃料燃烧获得能量。 结构包括3个主要部分：窑体(有圆窑和矩形窑)、燃烧设备和通风设备。因为火焰在窑内是自窑顶倒向窑底流动的，所以称为倒焰窑。 高温倒焰窑 倒焰窑每次，要经过装砌、烧窑、冷窑及出窑四个操作过程 燃烧所产生的火焰都从燃烧室的喷火口上行至窑顶，由于窑顶是密封的，火焰不能继续上行，只能被烟囱