特种陶瓷陶瓷的烧结.pptVIP

第4章 特种陶瓷的烧结工艺 4.1　烧结的概述 4.2　固相烧结 4.3　液相烧结 4.4　热压烧结致密化机理 4.5　烧结对陶瓷材料显微结构的影响 4.6　影响烧结的主要因素 4.7　常用烧结工艺 热压用模具材料的主要性质 要求在惰性气氛中使用 　68.6 　2500 　石墨 成本较高 　98.0 　1000 　Si3N4 成本较低，加工困难，热稳定性稍差，加压速率不宜过大 107.8 34.3 171.5 1000 1180 1200 BeO ZrO2 Al2O3 成本较高，加工困难，容易和坯料起反应 107.8 68.6 196.0 58.5 1200 1400 1500 1700 TiB2 WC、TiC SiC TaC 易氧化，微量蠕变 21.6 24.5 1100 1500 Mo W 要求气氛，长期使用容易变形 19.6 39.2 68.6 800以下 900 1100 高速工具钢 硬质合金钢 镍基合金不锈钢 使用要求 最高使用压力 （MPa） 最高使用温度（℃） 材料名称 　　特种陶瓷的烧结工艺－烧结工艺 陶瓷材料的热压参数与热压效果 100.0 99.0 95～98 99.0 3.65 3.62 3.45～3.58 3.62 电阻加热 电阻加热 电阻加热 电阻加热 Al2O3 Al2O3 Al2O3 Al2O3 氧化 氧化 氧化 氧化 30 8 15～20 40 90.2 137.2 137.2 68.6 1120 900 750～800 1120 MgO 96.0 98.5 97.5 98.5 3.84 3.94 3.88 3.94 电阻加热 钼丝加热 钼丝加热 钼丝加热 Al2O3 石墨 石墨 石墨 氧化 还原 还原 还原 170 60 30 10 124.5 49 49 41.2 1140 1500 1600 1700 Al2O3 气氛 时间min 压力MPa 温度（℃） 相对密度（％） 密度 (g/cm3) 热源 加热方式 模具材料 热压制度 材料名称 　　　特种陶瓷的烧结工艺－烧结工艺 　　特种陶瓷的烧结工艺－烧结工艺 特种陶瓷的烧结工艺－烧结工艺 5 高温等静压 　　定义：通过流体介质将高温和高压同时均匀地作用于材　 　　　　　料的全部表面，使成型与烧结同时完成 高温等静压特点： 材料达到高的致密度，消除内部气孔。 　　热等静压设备： 高压缸、热等静压炉、气体加压系统 　　电气和辅助系统。 工作室直径：1.5m，高3.2m的，装载容积：5.56 m3。 实验室用压力：200 MPa，温度为2200℃ 　　特种陶瓷的烧结工艺－烧结工艺 热等静压工艺分类： 粉料一次成型烧结 冷等静压坯体二次成型烧结 包套技术： 　　　在向热等静压包套中填充粉末时，填充完毕，对包套 　　　抽真空脱气、封焊。 热等静压工艺方式： 先升压后升温； 先升温后升压； 同时升温升压； 　热装料； 特种陶瓷的烧结工艺－烧结工艺 4.6 影响烧结的主要因素 1．原料颗粒度 　 细颗粒增加烧结推动力，缩短原子扩散距离，提高颗粒在液相中的溶解度，导致烧结过程的加速。随起始粒度的减小，烧结温度一般可以相应降低150～300℃。 　 过细的颗粒易吸附大量气体或离子，如CO2-3，NO-3，Cl-，OH-等。吸附物在很高的温度下才能除去，妨碍颗粒间的接触，阻碍了烧结；颗粒过细容易产生二次再结晶。 必须根据烧结条件合理地选择粒度 　　A12O3，MgO，UO2，BeO等材料合适的起始烧结粒度为0.05～0.5μm。 特种陶瓷的烧结工艺－影响烧结的因素 2. 外加剂 促进烧结 (1)外加剂与烧结相的离子大小、晶格类型及电价数接近时，它们能形成固溶体，使得主晶相晶格畸变，缺陷增加，有利于扩散传质从而促进致密化。 　　形成有限固溶体比形成连续固溶体更能促进烧结的进行。外加剂与烧结相离子电价、半径相差越大，晶格畸变程度越大，促进烧结的作用也越显著。 A12O3烧结时， 　　加入3％的Cr2O3形成连续固溶体可以在1860℃烧结 　　加入1％~2％的TiO2只需在1600℃左右就能致密化。 固相烧结中，外加剂的可增加缺陷； 液相烧结中，外加剂的可改变液相的性质 特种陶瓷的烧结工艺－影响烧结的因素 (2)外加剂与烧结相形成化合物有利于抑制晶界移动速率，促进致密化。 A12O3陶瓷，为抑制二次再结晶， 　　加入MgO和MgF2， 　　在高温下形成镁铝尖晶石包