第6章第二节粉末体烧结Word文件下载.docx

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指在高温作用下，坯体发生一系列物理化学变化，由松散状态逐渐致密化，且机械强度大大提高的过程。

J液相烧结r单元系烧结

烧结

J多元系烧结

烧结原理

在烧结中的物理化学变化包括：

a.有机物的挥发、坯体内应力的消除、气孔率的减少;

b.原子的扩散、粘性流动和塑性流动；

c.二次再结晶过程和晶粒长大；

d.生成液相时还可能发生固相的溶解与析岀。

■烧结的本质：

1949年，库钦斯基用实验证实烧结时的物质迁移机制主要为体积扩散。

1.烧结驱动力

■烧结的駆动力：

一般为体系的表面能和缺陷能

粉料越细则其比表面积越大，即表面能越高；

物质的缺陷浓度越高，其缺陷能也越高。

烧结实际上是体系表面能和缺陷能降低的过程，因此原料越细，烧结驱动力往往越大。

烧结原动力：

烧结筮部与粉末颗粒其它部位之间存在化学位差，有三种表现形式。

烧结原动力表现形式:

曲面上使烧结颈向外扩大，最终形成孔隙网。

的空位向粉末颗粒内扩散，造成原子在相反方向上的迁移，使颈部得以长大。

C.烧结颈表面与克里表面间存在的蒸汽压之差，导致

物质向烧结颈迁移。

—.烧结原理

2.烧结时的物质迁移

烧结过程的传质机理很复杂，目前大体上有四种说法

烧结时物质的迁移机制：

表面迁移、体积迁移

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聚是主要的表面迁移机制；

烧结体的基本尺寸不发生变化，密度保持原来的大小。

体积迁移…包括体积扩散、塑性流动以及非晶物质的粘性流动;

引起烧结体基本尺寸的变化；

主要发生在烧结的后期。

3.烧结的基本过程

与控触开始盼歸中日盼閥最终阶的

初期烧结颈形成阶段：

通过形核、长大等原子迁移过程，颗

粒间的原始接触点或面转变成晶粒结合，形成烧结颈。

中间烧结颈长大阶段：

原子向颗粒粘结面的大量迁移使烧结

颈扩大，颗粒间距缩小，孔隙的结构变得光滑，形成连续的

孔隙网络。

■最终烧结阶段：

是一个缓慢的过程，借助于体积扩散机制将

发生孔隙的孤立、球化及收缩。

a:

点接触

\c颗粒收缩，颗粒

哼E除气孔

图5.L1材料烧结现象示意

材料的烧结过程TEM图像

4.影响烧结的因素

■烧结气氛一由于粉末坯体烧结时往往具有较高的比表面积和温度，因此需要通入适当的气体防止有害反应的发生。

■1压力一为了加速瓷料的烧结，提高瓷件的致密度，在给瓷料加高温的同时施加外力，以增加烧结驱动力。

III

添加剂与活化烧结一采用化学或物理的措施，使烧结温度降

低，加速烧结过程，或使烧结体密度和性能得以提高的方法

称活化烧结。

依靠外在条件变提高粉末

化活化烧结过程本身活性

烧结过程的实验规律

b.烧结时间延长收缩率增大

c.粉末粒度越细收缩率越高

d.压制压力越高烧结体密度越高

e.压制压力越高烧结体密度增大的幅度越小

f.粉末越细致密化速率越快

二、烧结工艺

烧结工艺

1.无压烧结-.■指在大气压或真空状态下，将压制

的坯体置于烧结炉中，按一定的烧结制度进行加热的普通烧结，是相对于加压烧结而言的。

烧结过程要经历三个阶段：

升温阶段，保温阶段和冷却阶段。

固相烧结一传质机理主要是蒸发-凝聚和扩散传质。

液相烧结一凡有液相参加的烧结.

2.加1压烧结…加压和加热同时并用，以达到消除孔隙的目的，从而大幅度提高粉末制品的性能。

常用的加压烧结工艺有热压、热等静压及烧结■热等静压。

热压・.・将粉末装在压模内，在加压的同时把粉末加热到熔点以下，使之加速烧结成比较均匀致密的制品。

热等静压…把粉末压坯或把装入特制容器内的粉末置于热等静压机高压容器内，使其烧结成致密的材料或零件的过程。

烧结■热等静压…把压坯放入烧结-热等静压设备的高压容器内，先进行脱蜡、烧结，再充入高压气体进行热等静压。

3.反应烧结一先将原材料（如制备S13N4时使用&

粉）粉末以适当方式成形后，在一定气氛中（如氮气）加热发生原位反应合成所需的材料并同时发生烧结。

4.微波烧结一材料内部整体地吸收微波能并被加热，使得在微波场中试样内部的热梯度和热流方向与常规烧结的试样相反。

■■

5.电火花等离子烧结一也叫等离子活化烧结或电火花等离子烧结，是利用粉末间火花放电多产生的等离子活化颗粒，同时在外力作用下进行的一种特殊烧结方法。

—.烧结工艺

4.微波烧结微波烧结过程的主要特点

5.电火花等离子烧结

概念：

是利用粉末间火花放电所产生的等离子活化颗粒,同时在外力作下用进行的一种特殊烧结方法。

等离子在烧结方面的应用有以下特点：

1烧结速率快；

2烧结体具有较小的晶粒尺寸；

3可烧成难烧结的材料，并且可获得较高烧结密度；

4烧结材料的最终收缩和收缩率大；

5

烧结得到的材料具有较高的室温力学性能。

课后作业

1.名词解释：

侧压力、外摩擦力、等静压成形、

挤压成型、

注射成型、注浆成形

2.在压力作用下粉末的运动行为可分为哪几个阶段?

3.模压成形包括哪些基本工艺步骤?

4.烧结的原动力是什么？

有哪些表现形式?

5-常见的烧结工艺有哪一些?