材料化学---第六章__硅酸盐材料化学.ppt

例 颗粒相同的 A 和 B 反应生成物 AB ，若改变 A 与 B 比例，则会 ： 改变产物层厚度； 反应物表面积的大小； 反应截面积的大小。 山东奥鹏工贸公司 年产煅烧氧化铝（α-氧化铝） 5万吨 多半供鲲鹏精细陶瓷有限公司 使用 5300元/吨(买家承担运费) 增值税发票 发布时间：2008-11-3有效期至2008-12-3 鲲鹏精细陶瓷有限公司 以生产氧化铝制品为主，高新技术民营企业。主要设备：球磨机、离心造粒机、等静压机 主要产品：氧化铝耐磨球、中铝耐磨球、奥鹏牌α-氧化铝、高纯化工填料球、耐磨衬砖及衬板、各种氧化铝耐磨件，年生产能力30000吨。 6.2 固相烧结原理 烧结：高温材料的一个重要工序，即粉体—致密体—多晶材料 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，颗粒聚积，颗粒中心逼近—形成晶界；气孔形状变化—体积缩小—气孔连通—孤点气孔—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、强度大大增加、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，在低于溶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 烧成：包括多种物理、化学变化，如配水、分解、烧熔、烧结等，即烧结烧成，烧结是烧成的一个重要部分。 烧结温度熔融温度 金属粉末：Ts=0.3~0.4Tm 盐类： Ts=0.57Tm 硅酸盐： Ts=0.8~0.9Tm 熔融——全部为液相 烧结——至少有一组元为团相 烧结与固相反应： 共同点：均低于熔点；都至少有一组元为固相。 烧结：单组元或多组元相互发生化学反应，仅在表面能驱使下由粉体——致密体。其微观晶相组成未变化，仅显微组织排列致密和结晶程度完善。 烧结反应过程伴随固相反应和出现液相，实际中两者穿插进行。 三、烧结过程的推动力 物料粉末→消耗机械能→表面能贮藏在体中→晶格缺陷→粉体具较高活性 烧结推动力：粉状物料的表面能大于多晶烧结体的晶界能。烧结推动力与反应相比是很小的. 衡量烧结难易为程度： 比值愈小愈易烧结 粉体堆积使颗粒间有气孔通道，则弯曲表面造成压力差： 蒸发—凝聚性质特点：烧结是颈部区域扩大，球改变成椭圆，气孔形状改变，但中心距不变，性质过程中坯体有一定影响但不会影响密度。 硅酸盐材料中这种性质不多，性质所需的蒸汽压，一般氧化物达不到。 2、扩散传质 大多数固体材料因高温下蒸汽压低，故性质更易通过固态内质点扩散过程进行。 烧结推动力→质点迁移→晶体各向同性→在颈部产成张力，烧结开始，坯体中球体尺寸不一颈形状不规则，堆积方式等在连接处产生应力，使颗粒之间边界产生滑移，颗粒重新排列，密度提高，气孔率下降，坯体收缩。 扩散过程： 初期：表面扩散开始→坯体中大量连同气孔，表面扩散使颈部填充和促使孔隙表面光滑。该阶级控制：烧结时间，起始粒度、温度。 中期：颗粒开始粒结、颈部扩大，气孔相通，晶界开始移动，晶粒正常张大，气孔率为5%左右气孔排除较快。 后期：气孔已孤立，晶粒无明显长大，坯体收缩90%~100%。 （1） 粘性流动 指固相烧结中，晶体内晶格空位在应力作用下，空位应力方向有规则流动。 高温下物质的粒性流动可分为两个阶段： ①相邻颗粒间接触表面增大，接着发生颗粒间粒令作用直至孔隙封闭。 ②封闭气孔粒性压紧、残留闭气孔逐渐缩小。 （2）塑性流动 坯体中液相量少时，在高温下流动性质不能是牛顿型，而属塑性流动，也亦只有作用力超过屈服值时流动速率与作用的剪应力成正比。 3、溶解——沉淀 固、液两相烧结中，当固相在液相中有可溶性，到性质过程由部分固相溶解，并在另一部分固相中汽积，直至晶粒长大和获得致密的烧结体。 产生此类性质的条件： 　　①显着数量的液相 　　②固相在液相中有显著可溶性 　　③液相润湿固相 性质推动力→颗粒表面能。 具体：润湿→每个颗粒间均为毛细管→毛细管力使颗粒拉紧。 传质方式： 　　①烧结温度升高，出现足够液相，固体颗粒在毛细管力作用下重新排列，颗粒堆积更紧密。 　　②颗粒在局部应力作用下导致塑性变形和蠕变，颗粒进一步重排。 　　③通过液相性质，小颗粒在大颗粒表面上沉积，出现晶粒长大和晶粒形状变化，致密化。 各种传质机理比较 各种性质过程，在实际工艺中并不单独进