粉末烧结理论2014资料.ppt

Densification theory of Ceramics; 主要内容：概述 烧结机理 晶粒生长与二次再结晶 影响烧结的因素;;概述;收缩;常规烧结 （是否出现液相） ;(1)常压烧结(Pressureless Sintering) (2)热压烧结(Hot-Pressing) (3)热等静压烧结(HIP, Hot isostatic Pressing) (4)反应热压烧结(Reaction Hot-Pressing) (5)反应烧结 （反应成型） (Reaction－Sintering) (6)气氛烧结(Gas Pressure Sintering) (7)电火花烧结 (8)爆炸烧结(Explosion Sintering);------常压烧结 (pressureless sintering) 又称普通烧结。指烧结过程中烧结坯体无外加压力，只在常压（自然大气压）条件下置于可加热的窑炉中，在热能的作用下，坯体由粉末聚集体变成晶粒结合体，多孔体变成致密体。;电阻加热 气氛真空、保护气氛（N2、Ar、H2） 发热元件 耐热合金电阻丝，如Ni-Ti合金，最高温度1100 ℃，一般1000 ℃ SiC电阻棒，最高温度1500 ℃，一般1400 ℃ 硅钼棒（MoSi2），氧化气氛中最高使用温度1700℃，一般800～1600 ℃，还原气氛中1700℃ 可以长时间使用 石墨，非氧化气氛，2300 ℃ 钨棒，还原气氛， 2000 ℃ ZrO2，氧化性气氛，1600℃; ;----热压烧结 (Hot pressing) 热压 是加压成型和加热烧结同时进行的工艺。已广泛应用于陶瓷粉末冶金和复合材料的生产。模具材料有石墨、氧化铝。石墨可承受70MPa压力，温度1500—2000oC。氧化铝模可承受200MPa压力。;------热等静压烧结（Hot Isostatic Pressing，HIP） 热等静压的压力传递介质为惰性气体。将粉末压坯或装入包套的粉料放入高压容器中，使粉料经受高温和均衡压力的作用，被烧结成致密件。该工艺强化了压制和烧结过程，降低烧结温度，避免了晶粒长大，可获得高的密度和强度。 广泛用于陶瓷、粉末冶金和陶瓷与金属的复合材料制备，如陶瓷发动机零件的制备，金刚石刀具的烧结，铸件质量的修复和改善，高性能磁性材料及靶材的致密化。;------反应热压烧结 (reactive hot pressing) 针对高温下在粉料中可能发生的某种化学反应过程因势利导，加以利用的一种热压烧结工艺。在烧结传质过程中，除利用表面自由能下降和机械作用力推动外，再加上一种化学反应能作为推动力或激活能，以降低烧结温度和烧结难度获得高致密度陶瓷。 （热能、机械能、化学能） 包括相变热压烧结、分解热压烧结、分解合成热压烧结三种。;反应烧结（反应成型） (Reaction---Sintering) 通过多孔坯体同气相或液相发生化学反应，使坯体质量增加，空隙减小，并烧结成为具有一定强度和尺寸精度的成品的工艺。通过气相反应烧结陶瓷有反应烧结氮化硅（RBSN）和氮氧化硅Si2ON2。通过液相反应的烧结陶瓷有反应烧结碳化硅。 ; 对于空气中很难烧结的制品（如透光体或非氧化物），为防止其氧化等，在炉膛内通入一定的气体，形成所要求的气氛，然后烧结致密化。 如制备透光性陶瓷（Al2O3，MgO，Y2O3，BeO，ZrO2等）、防止氧化的气氛烧结（Si3N4， SiC）、引入气氛片的烧结 （PZT陶瓷等，抑制低熔点成分挥发）;气压烧结（Gas Pressure Sintering) ;-----爆炸烧结 (Explosion Sintering);爆炸烧结机理 ;------电火花烧结 (Electric spark sintering) 电活化压力烧结。利用粉末间火花放电产生高温和同时施加压力的烧结方法。 包括 放电活化 和 热塑形变致密化 两阶段。在放电活化阶段，通过一对电极板和上下模冲向模腔内的粉料直接通入高频（或中频）交流和直流叠加电流，使粉料产生火花放电而发热，同时跟踪施加压力。提高粉末的内能，增加晶体缺陷，使粉料进入热塑性个状态。继续增加压力，实现陶瓷致密化。已用于铍、硬质合金、碳化物、氮化物、金刚石制品的生产。;------微波加热烧结 (Microwave Sintering) 利用 微波具有的特殊波段与材料的基本细微结构耦合而产生热量，材料在电磁场中的介质损耗使材料整体加热至烧结温度而实现致密化的方法。在微波烧结技术中使用的频率主要