第15章烧结过程动力学.pptVIP

3、影响烧结的因素 (1)、直接因素 在各种烧结机制的动力学方程中列出的因素，有： 温度：温度升高，物料蒸气气压增高，扩散系数增大，粘度降低，促进蒸发 – 冷凝，高温能加速烧结。 影响烧结的因素 烧结时间：促进烧结完成，对粘性流动的烧结影响显著，对体积扩散和表面扩散烧结影响较小，但烧结后期，不合适地延长烧结时间，加剧二次再结晶，使产品不致密。 物料颗粒和初始尺寸：尺寸小，总表面能增大，加速烧结。 对扩散和蒸发 – 冷凝机制最明显。 影响烧结的因素 (2)、间接因素 1)、物料活性的影响 烧结在表面张力作用下引起物质迁移实现。 高温氧化物难烧结，因为有较大的晶格能和较稳定的结构状态，质点迁移需较高活化能。 可通过机械粉碎降低物料颗粒尺寸，提高物料的活性； 也可化学方法降低物料的活化能来提高物料的活性，加速烧结——活性烧结。 影响烧结的因素 2)、添加物的影响 少量的添加物能显著改变烧结速度， 添加物有以下作用： 与烧结物形成固体：使晶格发生畸变得到活化，降低温度，使扩散和烧结速度增大，改变物料活性； 阻止晶型转变：有些氧化物烧结时发生晶型转变并伴有较大体积应变，使烧结致密化难发生，收缩引起坯体开裂； 抑制晶粒长大：烧结后期晶粒长大，对烧结致密化有抑制作用； 产生液相：烧结时若有适宜液相，会促进颗粒重排和传质过程。 影响烧结的因素 3)、气氛的影响 有些物料烧结对气体介质敏感。 气相影响闭气孔中的气体的成分和性质，从而影响空位的扩散，所以氢气氛能加速烧结。 影响烧结的因素 4)、压力的影响： 外界压力对烧结的影响表现在： 生坯成型压力：增大坯体中堆积紧密，有利于烧结； 烧结时的外加压力（亦称热压）：热压力会使烧结体密度增大。 影响烧结的因素 本讲复习思考题 1、简述烧结的过程； 2、论述烧结的机制； 3、再结晶和晶粒长大驱动力； 4、阐述烧结的影响因素。 本讲复习思考题 第十五章 烧结过程动力学 1、烧结过程和机制 2、烧结动力学 3、影响烧结的因素 重点 本章要点 高温：烧结变化是颗粒接触面扩大，形成晶界； 由于烧结伴随气孔从连通变成孤立并缩小，大部分从坯体中排除，造成成型体致密及强度增加，成为有一定性能和几何外形的整体； 烧结过程：固相烧结；液相烧结。 什么是烧结? 宏观定义：一种或多种固体（金属、氧化物、氮化物等）粉末经过成型，在加热到一定温度后开始收缩，在低于熔点温度下变成致密、坚硬的烧结体，这种过程称为烧结。 微观定义：由于固态中分子（或原子）的相互吸引，通过加热，使 粉末体产生颗粒粘结，经过物质迁移使粉末体产生强度并导致致化 和再结晶的过程。 15.1 烧结的过程和机制 1、烧结过程 表明：颗粒间隙被填充之前，颗粒接触点处可能已产生某种键合，导致电导和拉力增大； 继续升高温度，除了键合增多外，物质向空隙填充使密度增大，密度达一定程度（90~95%理论密度），增长减慢，最后部分空气难排除。 烧结的过程和机制 烧结可以分为：初期、中期和后期三个阶段（如下图）： (a) 烧结前成型体中颗粒堆积情况，有的接触，有的分开，空隙较多； 初期(a?b)：只能使成型体中颗粒重排，空隙变形和缩小，总面积不减少，不能最终填满空隙； 即：烧结随温度升高和时间延长，开始产生颗粒间键合和重排，颗粒靠拢，大空隙消失，气孔总体积减少，离子间以点接触为主，总面积未缩小； 中期(b?c)：是最终排除气孔，使形成致密排列。 即：开始有明显传质过程，颗粒由点接触扩大到面接触，粒界面积增加，固气表面积相应减少，空隙仍连通； 烧结的过程和机制 后期(c?d)：一般发生了相变，使物质密度进一步增加。随传质继续，粒界进一步扩大，气孔逐渐缩小和变形，最终转变为孤立闭气孔，颗粒界开始移动，气孔逐渐迁移到粒界上最后消失，烧结体致密度增高。 2. 烧结动力 烧结致密化过程：依靠物质传递和迁移实现的，存在推动作用使物质传递和迁移。 粉体：颗粒尺寸小，比表面